在美国空军研究实验室(AFRL)资助项目“使用新型前体对4H-SiC的低温均质外延进行加工和处理”中,结构材料工业公司(SMI)已开发出用于4H-SiC外延层的低温高速CVD生长技术。目的是开发一种化学气相沉积化学/工艺,以在低于标准温度的情况下支持高生长速率,同时通过有效消除硅滴和其他缺陷来保持质量。使功率器件的4H-SiC厚外延层能够以相对较高的速率生长,并具有更大的处理工具弹性。
生产高压器件所需要较厚的碳化硅薄膜,这需要开发在较低的温度下能提高的生长速率的工艺,因为低温降低了反应堆的磨损并缩短了热循环时间,可以提高增长率也缩短了工艺循环时间。
SiC可以在每10μm厚度约1.2kV的压降下工作。增加前驱物浓度以实现更高的生长速率通常会导致在气相中形成硅颗粒或液滴的均匀成核。这些液滴中的一些落在基板上,并使得外延层有缺陷,因此对于器件无用。尽管硬件设计和处理步骤可以缓解此问题,但仍可以对其进行改进。一种解决方案是在低于1500oC的生长温度下开发外延生长工艺,但通常会降低生长速率。
在更高的温度下,工艺气体会降解生长反应器中使用的石墨零件。零件的退化会不断改变热分布,从而导致产量降低。因此,在实现高生长速率的同时适度降低生长温度的过程将对刀具寿命和生产率产生重大影响。 目中的SMI技术开发将使用新型前体和其他增强剂开发低温工艺。
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