Како што знаеме, во полето на полупроводниците, еднокристалниот силициум (Si) е најшироко користен и најобемниот полупроводнички основен материјал во светот. Во моментов, повеќе од 90% од полупроводничките производи се произведуваат со употреба на материјали на база на силикон. Со зголемената побарувачка за уреди со висока моќност и висок напон во современото енергетско поле, се построги барања за клучните параметри на полупроводничките материјали како што се ширината на бендот, јачината на електричното поле на распаѓање, стапката на заситеност на електрони и топлинската спроводливост. Под оваа околност, полупроводнички материјали со широк појас застапени сосилициум карбид(SiC) се појавија како миленик на апликациите со висока густина на енергија.
Како сложен полупроводник,силициум карбиде исклучително редок по природа и се појавува во форма на минералот моасанит. Во моментов, речиси целиот силициум карбид што се продава во светот е вештачки синтетизиран. Силициум карбид има предности на висока цврстина, висока топлинска спроводливост, добра топлинска стабилност и високо критично електрично поле. Тој е идеален материјал за изработка на високонапонски и високомоќни полупроводнички уреди.
Значи, како се произведуваат полупроводнички уреди за моќност на силициум карбид?
Која е разликата помеѓу процесот на производство на уреди со силициум карбид и традиционалниот процес на производство базиран на силикон? Поаѓајќи од ова издание, „Работи заУред за силикон карбидManufacturing“ ќе ги открие тајните една по една.
I
Процесен проток на производство на уреди со силициум карбид
Процесот на производство на уредите со силициум карбид е генерално сличен на оној на уредите базирани на силикон, главно вклучувајќи фотолитографија, чистење, допинг, офорт, формирање филм, разредување и други процеси. Многу производители на уреди за напојување можат да ги задоволат производните потреби на уредите со силициум карбид со надградба на нивните производни линии врз основа на производствениот процес базиран на силикон. Сепак, посебните својства на материјалите од силициум карбид одредуваат дека некои процеси во неговото производство на уреди треба да се потпрат на специфична опрема за посебен развој за да им овозможат на уредите со силициум карбид да издржат висок напон и висока струја.
II
Вовед во специјални процесни модули на силициум карбид
Специјалните процесни модули од силициум карбид главно покриваат допинг со инјектирање, формирање на структурата на портата, морфолошки офорт, метализација и разредување.
(1) Допинг за инјектирање: Поради високата енергија на јаглерод-силициумската врска во силициум карбид, атомите на нечистотијата тешко се дифузираат во силициум карбид. При подготовка на уреди со силициум карбид, допингот на ПН спојниците може да се постигне само со имплантација на јони на висока температура.
Допингот обично се прави со јони од нечистотија како што се бор и фосфор, а длабочината на допингот е обично 0,1μm~3μm. Високо-енергетската имплантација на јони ќе ја уништи решетката структура на самиот материјал од силициум карбид. Потребно е жарење со висока температура за да се поправи оштетувањето на решетката предизвикано од имплантација на јони и да се контролира ефектот на жарењето врз грубоста на површината. Основните процеси се имплантација на јони на висока температура и жарење на висока температура.
Слика 1 Шематски дијаграм на имплантација на јони и ефекти на жарење на висока температура
(2) Формирање структура на портата: Квалитетот на интерфејсот SiC/SiO2 има големо влијание врз миграцијата на каналот и доверливоста на портата на MOSFET. Неопходно е да се развијат специфични процеси за жарење со портен оксид и постоксидација за да се компензираат висечките врски на интерфејсот SiC/SiO2 со специјални атоми (како што се азотни атоми) за да се задоволат барањата за изведба на висококвалитетниот интерфејс SiC/SiO2 и високиот миграција на уреди. Основните процеси се оксидација со висока температура со портен оксид, LPCVD и PECVD.
Слика 2 Шематски дијаграм на обична таложење на оксиден филм и оксидација на висока температура
(3) Морфолошки офорт: Материјалите од силициум карбид се инертни во хемиските растворувачи, а прецизната контрола на морфологијата може да се постигне само преку методи на суво офорт; материјалите за маска, изборот на офорт на маската, мешаниот гас, контролата на страничниот ѕид, брзината на офорт, грубоста на страничниот ѕид итн. треба да се развијат според карактеристиките на материјалите од силициум карбид. Основните процеси се таложење на тенок филм, фотолитографија, корозија на диелектричен филм и процеси на суво гравирање.
Слика 3 Шематски дијаграм на процесот на офорт со силициум карбид
(4) Метализација: изворната електрода на уредот бара метал за да формира добар омски контакт со низок отпор со силициум карбид. Ова не само што бара регулирање на процесот на таложење на метал и контролирање на состојбата на интерфејсот на контактот метал-полупроводник, туку исто така бара високотемпературно жарење за да се намали висината на бариерата Шотки и да се постигне омски контакт метал-силициум карбид. Основните процеси се прскање со метален магнетрон, испарување на електронскиот сноп и брзо термичко жарење.
Слика 4 Шематски дијаграм на принципот на прскање на магнетрон и ефект на метализација
(5) Процес на разредување: Материјалот од силициум карбид има карактеристики на висока цврстина, висока кршливост и ниска цврстина на фрактура. Нејзиниот процес на мелење е склон да предизвика кршлива фрактура на материјалот, предизвикувајќи оштетување на површината и под-површината на обландата. Треба да се развијат нови процеси на мелење за да се задоволат потребите за производство на уредите со силициум карбид. Основните процеси се разредување на дисковите за мелење, лепење и лупење на филмот итн.
Слика 5 Шематски дијаграм на принципот на мелење/разредување на нафора
Време на објавување: Октомври-22-2024 година