हामीलाई थाहा छ, अर्धचालक क्षेत्रमा, एकल क्रिस्टल सिलिकन (Si) संसारमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने र सबैभन्दा ठूलो मात्राको अर्धचालक आधारभूत सामग्री हो। हाल, 90% भन्दा बढी सेमीकन्डक्टर उत्पादनहरू सिलिकन-आधारित सामग्री प्रयोग गरेर निर्माण गरिन्छ। आधुनिक ऊर्जा क्षेत्रमा उच्च-शक्ति र उच्च-भोल्टेज उपकरणहरूको बढ्दो मागको साथ, सेमीकन्डक्टर सामग्रीहरूको मुख्य मापदण्डहरू जस्तै ब्यान्डग्याप चौडाइ, ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फिल्ड बल, इलेक्ट्रोन संतृप्ति दर, र थर्मल चालकताको लागि थप कडा आवश्यकताहरू अगाडि राखिएको छ। यस अवस्थामा, चौडा ब्यान्डग्याप अर्धचालक सामग्री द्वारा प्रतिनिधित्वसिलिकन कार्बाइड(SiC) उच्च-शक्ति घनत्व अनुप्रयोगहरूको प्रियको रूपमा देखा परेको छ।
यौगिक अर्धचालकको रूपमा,सिलिकन कार्बाइडप्रकृति मा अत्यन्त दुर्लभ छ र खनिज moissanite को रूप मा देखिन्छ। हाल, संसारमा बेचिने लगभग सबै सिलिकन कार्बाइड कृत्रिम रूपमा संश्लेषित गरिन्छ। सिलिकन कार्बाइडमा उच्च कठोरता, उच्च थर्मल चालकता, राम्रो थर्मल स्थिरता, र उच्च क्रिटिकल ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फिल्डका फाइदाहरू छन्। यो उच्च भोल्टेज र उच्च शक्ति अर्धचालक उपकरणहरू बनाउनको लागि एक आदर्श सामग्री हो।
त्यसोभए, कसरी सिलिकन कार्बाइड पावर अर्धचालक उपकरणहरू निर्मित छन्?
सिलिकन कार्बाइड उपकरण निर्माण प्रक्रिया र परम्परागत सिलिकन-आधारित निर्माण प्रक्रिया बीच के भिन्नता छ? यस मुद्दाबाट सुरु गर्दै, "के बारे कुराहरूसिलिकन कार्बाइड उपकरणनिर्माण" ले एक एक गरी रहस्यहरू प्रकट गर्नेछ।
I
सिलिकन कार्बाइड उपकरण निर्माण को प्रक्रिया प्रवाह
सिलिकन कार्बाइड यन्त्रहरूको निर्माण प्रक्रिया सामान्यतया सिलिकन-आधारित यन्त्रहरू जस्तै छ, मुख्यतया फोटोलिथोग्राफी, सफाई, डोपिङ, नक्काशी, फिल्म गठन, पातलो र अन्य प्रक्रियाहरू सहित। धेरै पावर उपकरण निर्माताहरूले सिलिकन-आधारित निर्माण प्रक्रियामा आधारित उत्पादन लाइनहरू अपग्रेड गरेर सिलिकन कार्बाइड उपकरणहरूको निर्माण आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छन्। यद्यपि, सिलिकन कार्बाइड सामग्रीको विशेष गुणहरूले निर्धारण गर्दछ कि यसको उपकरण निर्माणमा केही प्रक्रियाहरूले विशेष विकासको लागि विशेष उपकरणहरूमा भर पर्न आवश्यक छ जसले सिलिकन कार्बाइड उपकरणहरूलाई उच्च भोल्टेज र उच्च प्रवाहको सामना गर्न सक्षम गर्दछ।
II
सिलिकन कार्बाइड विशेष प्रक्रिया मोड्युल को परिचय
सिलिकन कार्बाइड विशेष प्रक्रिया मोड्युलले मुख्यतया इंजेक्शन डोपिङ, गेट संरचना गठन, मोर्फोलोजी नक्काशी, धातुकरण, र पातलो प्रक्रियाहरू कभर गर्दछ।
(१) इंजेक्शन डोपिङ: सिलिकन कार्बाइडमा उच्च कार्बन-सिलिकन बन्ड ऊर्जाको कारण, अशुद्धता परमाणुहरू सिलिकन कार्बाइडमा फैलाउन गाह्रो हुन्छ। सिलिकन कार्बाइड उपकरणहरू तयार गर्दा, PN जंक्शनहरूको डोपिङ उच्च तापक्रममा आयन इम्प्लान्टेशनद्वारा मात्र प्राप्त गर्न सकिन्छ।
डोपिङ सामान्यतया बोरोन र फस्फोरस जस्ता अशुद्ध आयनहरूसँग गरिन्छ, र डोपिङको गहिराई सामान्यतया 0.1μm ~ 3μm हुन्छ। उच्च-ऊर्जा आयन प्रत्यारोपणले सिलिकन कार्बाइड सामग्रीको जाली संरचनालाई नष्ट गर्नेछ। आयन इम्प्लान्टेशनको कारणले हुने जालीको क्षतिलाई मर्मत गर्न र सतहको खुर्दापनमा एनिलिङको प्रभावलाई नियन्त्रण गर्न उच्च-तापमान एनिलिङ आवश्यक हुन्छ। मुख्य प्रक्रियाहरू उच्च-तापमान आयन प्रत्यारोपण र उच्च-तापमान एनिलिङ हुन्।
चित्र १ आयन प्रत्यारोपण र उच्च-तापमान एनिलिङ प्रभावहरूको योजनाबद्ध रेखाचित्र
(२) गेट संरचना निर्माण: SiC/SiO2 इन्टरफेसको गुणस्तरले च्यानल माइग्रेसन र MOSFET को गेट विश्वसनीयतामा ठूलो प्रभाव पार्छ। उच्च-गुणस्तर SiC/SiO2 इन्टरफेस र उच्च प्रदर्शन आवश्यकताहरू पूरा गर्न विशेष परमाणुहरू (जस्तै नाइट्रोजन परमाणुहरू) सँग SiC/SiO2 इन्टरफेसमा झुन्ड्याउने बन्डहरूको क्षतिपूर्ति गर्न विशिष्ट गेट अक्साइड र पोस्ट-अक्सिडेशन एनिलिङ प्रक्रियाहरू विकास गर्न आवश्यक छ। यन्त्रहरूको स्थानान्तरण। मुख्य प्रक्रियाहरू गेट अक्साइड उच्च-तापमान ओक्सीकरण, LPCVD, र PECVD हुन्।
चित्र २ साधारण अक्साइड फिल्म डिपोजिसन र उच्च-तापमान ओक्सीकरणको योजनाबद्ध रेखाचित्र
(3) मोर्फोलोजी एचिंग: सिलिकन कार्बाइड सामग्रीहरू रासायनिक विलायकहरूमा निष्क्रिय हुन्छन्, र सटीक आकारविज्ञान नियन्त्रण केवल सुख्खा नक्काशी विधिहरू मार्फत प्राप्त गर्न सकिन्छ; सिलिकन कार्बाइड सामाग्रीको विशेषता अनुसार मास्क सामग्री, मास्क इचिङ चयन, मिश्रित ग्यास, साइडवाल नियन्त्रण, नक्काशी दर, साइडवाल रफनेस, आदि विकास गर्न आवश्यक छ। मुख्य प्रक्रियाहरू पातलो फिल्म डिपोजिसन, फोटोलिथोग्राफी, डाइलेक्ट्रिक फिल्म जंग, र सुख्खा नक्काशी प्रक्रियाहरू हुन्।
चित्र 3 सिलिकन कार्बाइड नक्काशी प्रक्रियाको योजनाबद्ध रेखाचित्र
(4) धातुकरण: यन्त्रको स्रोत इलेक्ट्रोडलाई सिलिकन कार्बाइडसँग राम्रो कम-प्रतिरोधी ओमिक सम्पर्क बनाउनको लागि धातु चाहिन्छ। यसले धातु जम्मा गर्ने प्रक्रियालाई नियमन गर्न र धातु-अर्धचालक सम्पर्कको इन्टरफेस अवस्थालाई नियन्त्रण गर्न मात्र आवश्यक पर्दैन, तर Schottky अवरोध उचाइ कम गर्न र धातु-सिलिकन कार्बाइड ओमिक सम्पर्क प्राप्त गर्न उच्च-तापमान एनिलिङ पनि आवश्यक पर्दछ। मुख्य प्रक्रियाहरू धातु म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ, इलेक्ट्रोन बीम वाष्पीकरण, र द्रुत थर्मल एनिलिङ हुन्।
चित्र ४ म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ सिद्धान्त र धातुकरण प्रभावको योजनाबद्ध रेखाचित्र
(5) पातलो प्रक्रिया: सिलिकन कार्बाइड सामग्रीमा उच्च कठोरता, उच्च भंगुरता र कम फ्र्याक्चर कठोरताको विशेषताहरू छन्। यसको पीस्ने प्रक्रियाले सामग्रीको भंगुर भाँच्ने सम्भावना हुन्छ, जसले वेफर सतह र उप-सतहलाई क्षति पुर्याउँछ। सिलिकन कार्बाइड उपकरणहरूको निर्माण आवश्यकताहरू पूरा गर्न नयाँ पीस प्रक्रियाहरू विकास गर्न आवश्यक छ। मुख्य प्रक्रियाहरू ग्राइन्डिङ डिस्कहरू पातलो पार्ने, फिलिम स्टिकिङ र पिलिङ आदि हुन्।
चित्र 5 वेफर ग्राइंडिङ/थिनिङ सिद्धान्तको योजनाबद्ध रेखाचित्र
पोस्ट समय: अक्टोबर-22-2024