उर्ध्वपातन SiC वृद्धि में डोपिंग नियंत्रण

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)अपने उत्कृष्ट विद्युत और तापीय गुणों के कारण पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और उच्च-आवृत्ति उपकरणों के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। की गुणवत्ता और डोपिंग स्तरSiC क्रिस्टलडिवाइस के प्रदर्शन को सीधे प्रभावित करते हैं, इसलिए डोपिंग का सटीक नियंत्रण SiC विकास प्रक्रिया में प्रमुख तकनीकों में से एक है।

1. अशुद्धता डोपिंग का प्रभाव

SiC की ऊर्ध्वपातन वृद्धि में, एन-प्रकार और पी-प्रकार के पिंड विकास के लिए पसंदीदा डोपेंट क्रमशः नाइट्रोजन (एन) और एल्यूमीनियम (अल) हैं। हालाँकि, SiC सिल्लियों की शुद्धता और पृष्ठभूमि डोपिंग सांद्रता का डिवाइस के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। SiC कच्चे माल की शुद्धता औरग्रेफाइट घटकमें अशुद्धता परमाणुओं की प्रकृति और मात्रा निर्धारित करता हैइनगट. इन अशुद्धियों में टाइटेनियम (Ti), वैनेडियम (V), क्रोमियम (Cr), फेरम (Fe), कोबाल्ट (Co), निकेल (Ni) ) और सल्फर (S) शामिल हैं। इन धातु अशुद्धियों की उपस्थिति के कारण पिंड में अशुद्धता सांद्रता स्रोत की तुलना में 2 से 100 गुना कम हो सकती है, जिससे उपकरण की विद्युत विशेषताएं प्रभावित हो सकती हैं।

2. ध्रुवीय प्रभाव और डोपिंग एकाग्रता नियंत्रण

SiC क्रिस्टल वृद्धि में ध्रुवीय प्रभाव डोपिंग एकाग्रता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं। मेंSiC सिल्लियां(0001) क्रिस्टल तल पर उगाए गए, नाइट्रोजन डोपिंग सांद्रता (0001) क्रिस्टल तल पर उगाए गए की तुलना में काफी अधिक है, जबकि एल्यूमीनियम डोपिंग विपरीत प्रवृत्ति दिखाती है। यह प्रभाव सतह की गतिशीलता से उत्पन्न होता है और गैस चरण संरचना से स्वतंत्र होता है। नाइट्रोजन परमाणु (0001) क्रिस्टल तल पर तीन निचले सिलिकॉन परमाणुओं से बंधा होता है, लेकिन (0001) क्रिस्टल तल पर केवल एक सिलिकॉन परमाणु से बंधा हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप (0001) क्रिस्टल पर नाइट्रोजन की अवशोषण दर बहुत कम होती है। विमान। (0001) क्रिस्टल चेहरा।

3. डोपिंग सांद्रण और सी/सी अनुपात के बीच संबंध

अशुद्धता डोपिंग C/Si अनुपात से भी प्रभावित होती है, और यह अंतरिक्ष-अधिभोग प्रतिस्पर्धा प्रभाव SiC की CVD वृद्धि में भी देखा जाता है। मानक ऊर्ध्वपातन वृद्धि में, C/Si अनुपात को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करना चुनौतीपूर्ण है। विकास तापमान में परिवर्तन प्रभावी सी/सी अनुपात और इस प्रकार डोपिंग एकाग्रता को प्रभावित करेगा। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन डोपिंग आम तौर पर बढ़ते तापमान के साथ कम हो जाती है, जबकि एल्यूमीनियम डोपिंग बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है।

4. डोपिंग स्तर के संकेतक के रूप में रंग

बढ़ती डोपिंग सांद्रता के साथ SiC क्रिस्टल का रंग गहरा हो जाता है, इसलिए रंग और रंग की गहराई डोपिंग प्रकार और एकाग्रता के अच्छे संकेतक बन जाते हैं। उच्च शुद्धता वाले 4H-SiC और 6H-SiC रंगहीन और पारदर्शी होते हैं, जबकि n-प्रकार या p-प्रकार डोपिंग दृश्य प्रकाश सीमा में वाहक अवशोषण का कारण बनता है, जिससे क्रिस्टल को एक अद्वितीय रंग मिलता है। उदाहरण के लिए, n-प्रकार 4H-SiC 460nm (नीली रोशनी) पर अवशोषित करता है, जबकि n-प्रकार 6H-SiC 620nm (लाल रोशनी) पर अवशोषित करता है।

5. रेडियल डोपिंग अमानवीयता

SiC(0001) वेफर के मध्य क्षेत्र में, डोपिंग सांद्रता आम तौर पर अधिक होती है, जो पहलू वृद्धि के दौरान बढ़ी हुई अशुद्धता डोपिंग के कारण गहरे रंग के रूप में प्रकट होती है। पिंड की वृद्धि प्रक्रिया के दौरान, 0001 पहलू पर तेजी से सर्पिल वृद्धि होती है, लेकिन <0001> क्रिस्टल दिशा के साथ विकास दर कम होती है, जिसके परिणामस्वरूप 0001 पहलू क्षेत्र में अशुद्धता डोपिंग बढ़ जाती है। इसलिए, वेफर के मध्य क्षेत्र में डोपिंग सांद्रता परिधीय क्षेत्र की तुलना में 20% से 50% अधिक है, जो रेडियल डोपिंग गैर-एकरूपता की समस्या की ओर इशारा करती है।SiC (0001) वेफर्स.

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