2. Epitaxial dënn Filmwachstum
De Substrat bitt eng kierperlech Ënnerstëtzungsschicht oder konduktiv Schicht fir Ga2O3 Kraaftapparater. Déi nächst wichteg Schicht ass d'Kanalschicht oder d'Epitaxialschicht déi fir Spannungsresistenz an Trägertransport benotzt gëtt. Fir d'Decomptespannung ze erhéijen an d'Leedungsresistenz ze minimiséieren, sinn kontrolléierbar Dicke an Dopingkonzentratioun, souwéi optimal Materialqualitéit, e puer Viraussetzungen. Héich Qualitéit Ga2O3 epitaxial Schichten ginn typesch mat der molekulare Strahlepitaxie (MBE), Metall organesch chemesch Dampdepositioun (MOCVD), Halogeniddampdepositioun (HVPE), gepulste Laserablagerung (PLD), an Niwwel CVD baséiert Oflagerungstechniken deposéiert.
Dësch 2 Puer representativ epitaxial Technologien
2.1 MBE Method
MBE Technologie ass bekannt fir seng Fäegkeet fir qualitativ héichwäerteg, defektfräi β-Ga2O3 Filmer mat kontrolléierbaren n-Typ Doping ze wuessen wéinst senger ultra-héich Vakuum-Ëmfeld an héich Materialreinheet. Als Resultat ass et ee vun de meescht studéiert a potenziell kommerzialiséiert β-Ga2O3 Dënnfilmdepositiounstechnologien ginn. Zousätzlech huet d'MBE-Methode och erfollegräich eng héichqualitativ, niddereg dotéiert Heterostruktur β-(AlXGa1-X) 2O3 / Ga2O3 dënn Filmschicht virbereet. MBE kann Uewerflächestruktur a Morphologie an Echtzäit mat Atomschichtpräzis iwwerwaachen andeems d'Reflexiounshéichenergie Elektronendiffraktioun (RHEED) benotzt. Wéi och ëmmer, β-Ga2O3 Filmer, déi mat MBE Technologie ugebaut ginn, stellen nach ëmmer vill Erausfuerderungen, sou wéi niddereg Wuesstumsquote a kleng Filmgréisst. D'Studie huet festgestallt datt de Wuesstumsrate an der Uerdnung vun (010)> (001)> (-201)> (100) war. Ënner liicht Ga-räiche Konditioune vu 650 bis 750 ° C weist β-Ga2O3 (010) e optimale Wuesstum mat enger glatter Uewerfläch an engem héije Wuesstumsrate. Mat dëser Method, war β-Ga2O3 epitaxy erfollegräich mat enger RMS roughness vun 0,1 nm erreecht. β-Ga2O3 An engem Ga-räichen Ëmfeld sinn MBE Filmer, déi bei verschiddenen Temperaturen gewuess sinn, an der Figur gewisen. Novel Crystal Technology Inc. Si bidden héichqualitativ (010) orientéiert β-Ga2O3 Eenkristallsubstrater mat enger Dicke vu 500 μm an XRD FWHM ënner 150 Bousekonnen. De Substrat ass Sn dotéiert oder Fe dotéiert. De Sn-dotéierten konduktiven Substrat huet eng Dopingkonzentratioun vun 1E18 bis 9E18cm-3, während den Eisen-dotéierten semi-isoléierende Substrat eng Resistivitéit méi héich wéi 10E10 Ω cm huet.
2.2 MOCVD Method
MOCVD benotzt metallesch organesch Verbindungen als Virgängermaterial fir dënn Filmer ze wuessen, an doduerch grouss kommerziell Produktioun z'erreechen. Wann Dir Ga2O3 mat der MOCVD Method wuessen, Trimethylgallium (TMGa), Triethylgallium (TEGa) a Ga (Dipentylglycolformat) ginn normalerweis als Ga Quell benotzt, während H2O, O2 oder N2O als Sauerstoffquell benotzt ginn. Wuesstem mat dëser Method erfuerdert allgemeng héich Temperaturen (> 800 ° C). Dës Technologie huet d'Potenzial fir eng niddereg Carrier Konzentratioun an héich an niddreg Temperatur Elektronen Mobilitéit ze erreechen, sou ass et vu grousser Bedeitung fir d'Realisatioun vun héich-Performance β-Ga2O3 Muecht Apparater. Am Verglach mat der MBE Wuesstumsmethod huet MOCVD de Virdeel fir ganz héich Wuesstumsraten vun β-Ga2O3 Filmer z'erreechen wéinst de Charakteristiken vum Héichtemperaturwachstum a chemesche Reaktiounen.
Figur 7 β-Ga2O3 (010) AFM Bild
Figur 8 β-Ga2O3 D'Relatioun tëscht μa Blat Resistenz gemooss vun Hall an Temperatur
2.3 HVPE Method
HVPE ass eng reife epitaxial Technologie a gouf wäit am epitaxialen Wuesstum vun III-V Compound Hallefleit benotzt. HVPE ass bekannt fir seng niddreg Produktiounskäschte, séier Wuesstumsrate, an héich Filmdicke. Et soll feststellen datt HVPEβ-Ga2O3 normalerweis rau Uewerfläch Morphologie an héich Dicht vun Uewerfläch Mängel a Grouwen weist. Dofir si chemesch a mechanesch Polierprozesser erfuerderlech ier Dir den Apparat fabrizéiert. HVPE Technologie fir β-Ga2O3 Epitaxie benotzt normalerweis gasfërmeg GaCl an O2 als Virgänger fir d'Héichtemperaturreaktioun vun der (001) β-Ga2O3 Matrix ze förderen. Figur 9 weist d'Uewerfläch Konditioun an Wuesstem Taux vun der epitaxial Film als Funktioun vun Temperatur. An de leschte Joeren huet de Japaner Novel Crystal Technology Inc. e wesentleche kommerziellen Erfolleg am HVPE homoepitaxialen β-Ga2O3 erreecht, mat epitaxiale Schichtdicke vu 5 bis 10 μm a Wafergréissten vun 2 a 4 Zoll. Zousätzlech sinn 20 μm décke HVPE β-Ga2O3 homoepitaxial Wafere produzéiert vu China Electronics Technology Group Corporation och an d'Kommerzialiséierungsstadium agaangen.
Figur 9 HVPE Method β-Ga2O3
2.4 PLD Method
PLD Technologie gëtt haaptsächlech benotzt fir komplex Oxidfilmer an Heterostrukturen ze deposéieren. Wärend dem PLD Wuesstumsprozess gëtt Photonenenergie mam Zilmaterial duerch den Elektronemissiounsprozess gekoppelt. Am Géigesaz zu MBE ginn PLD Quellpartikelen duerch Laserstrahlung mat extrem héijer Energie (> 100 eV) geformt an duerno op engem gehëtzten Substrat deposéiert. Wéi och ëmmer, während dem Ablatiounsprozess wäerten e puer héich-Energiepartikelen direkt d'Materialoberfläche beaflossen, Punktdefekter erstellen an domat d'Qualitéit vum Film reduzéieren. Ähnlech wéi d'MBE-Methode kann RHEED benotzt ginn fir d'Uewerflächenstruktur an d'Morphologie vum Material an Echtzäit während dem PLD β-Ga2O3 Oflagerungsprozess ze iwwerwaachen, wat d'Fuerscher erlaabt präzis Wuesstumsinformatioun ze kréien. D'PLD Method gëtt erwaart fir héich konduktiv β-Ga2O3 Filmer ze wuessen, sou datt et eng optimiséiert ohmesch Kontaktléisung an Ga2O3 Kraaftapparater mécht.
Figur 10 AFM Bild vun Si dotéiert Ga2O3
2.5 MIST-CVD Method
MIST-CVD ass eng relativ einfach a kosteneffektiv Dënnfilmwachstumstechnologie. Dës CVD Method beinhalt d'Reaktioun vun engem atomiséierte Virgänger op e Substrat ze sprayen fir dënn Filmdepositioun z'erreechen. Wéi och ëmmer, Ga2O3 ugebaut mat Niwwel CVD feelt nach ëmmer gutt elektresch Eegeschaften, wat vill Plaz fir Verbesserung an Optimisatioun an der Zukunft léisst.
Post Zäit: Mee-30-2024