Siç e dimë, në fushën e gjysmëpërçuesve, silikoni me një kristal (Si) është materiali bazë gjysmëpërçues më i përdorur dhe më i madh në botë. Aktualisht, më shumë se 90% e produkteve gjysmëpërçuese prodhohen duke përdorur materiale me bazë silikoni. Me rritjen e kërkesës për pajisje me fuqi të lartë dhe me tension të lartë në fushën moderne të energjisë, janë paraqitur kërkesa më të rrepta për parametrat kryesorë të materialeve gjysmëpërçuese si gjerësia e brezit, forca e fushës elektrike të prishjes, shpejtësia e ngopjes së elektroneve dhe përçueshmëria termike. Në këtë rrethanë, materialet gjysmëpërçuese me brez të gjerë të përfaqësuar ngakarabit silikoni(SiC) janë shfaqur si e dashura e aplikacioneve me densitet të lartë.
Si një gjysmëpërçues i përbërë,karabit silikoniështë jashtëzakonisht i rrallë në natyrë dhe shfaqet në formën e mineralit moissanite. Aktualisht, pothuajse i gjithë karabidi i silikonit i shitur në botë sintetizohet artificialisht. Karbidi i silikonit ka avantazhet e fortësisë së lartë, përçueshmërisë së lartë termike, stabilitetit të mirë termik dhe fushës elektrike të avarive kritike të larta. Është një material ideal për prodhimin e pajisjeve gjysmëpërçuese me tension të lartë dhe fuqi të lartë.
Pra, si prodhohen pajisjet gjysmëpërçuese të fuqisë së karbitit të silikonit?
Cili është ndryshimi midis procesit të prodhimit të pajisjes së karbitit të silikonit dhe procesit tradicional të prodhimit me bazë silikoni? Duke u nisur nga kjo çështje, “Gjërat rrethPajisja me karabit silikoniManufacturing” do të zbulojë sekretet një nga një.
I
Rrjedha e procesit të prodhimit të pajisjes karabit të silikonit
Procesi i prodhimit të pajisjeve të karbitit të silikonit është përgjithësisht i ngjashëm me atë të pajisjeve me bazë silikoni, duke përfshirë kryesisht fotolitografinë, pastrimin, dopingun, gdhendjen, formimin e filmit, rrallimin dhe procese të tjera. Shumë prodhues të pajisjeve të energjisë mund të plotësojnë nevojat e prodhimit të pajisjeve të karbitit të silikonit duke përmirësuar linjat e tyre të prodhimit bazuar në procesin e prodhimit me bazë silikoni. Megjithatë, vetitë e veçanta të materialeve të karabit të silikonit përcaktojnë se disa procese në prodhimin e pajisjeve të tij duhet të mbështeten në pajisje specifike për zhvillim të veçantë për të mundësuar që pajisjet e karabit të silikonit t'i rezistojnë tensionit të lartë dhe rrymës së lartë.
II
Hyrje në modulet e procesit special të karbitit të silikonit
Modulet e procesit special të karbitit të silikonit mbulojnë kryesisht dopingun me injeksion, formimin e strukturës së portës, gdhendjen morfologjike, metalizimin dhe proceset e rrallimit.
(1) Doping me injeksion: Për shkak të energjisë së lartë të lidhjes karbon-silikon në karbitin e silikonit, atomet e papastërtive janë të vështira për t'u shpërndarë në karabit silikoni. Gjatë përgatitjes së pajisjeve të karbitit të silikonit, dopingu i kryqëzimeve PN mund të arrihet vetëm me implantimin e joneve në temperaturë të lartë.
Dopingu zakonisht bëhet me jone papastërti si bor dhe fosfor, dhe thellësia e dopingut është zakonisht 0.1μm~3μm. Implantimi i joneve me energji të lartë do të shkatërrojë strukturën e rrjetës së vetë materialit të karbitit të silikonit. Pjekja në temperaturë të lartë kërkohet për të riparuar dëmtimin e rrjetës së shkaktuar nga implantimi i joneve dhe për të kontrolluar efektin e pjekjes në vrazhdësinë e sipërfaqes. Proceset kryesore janë implantimi i joneve në temperaturë të lartë dhe pjekja në temperaturë të lartë.
Figura 1 Diagrami skematik i implantimit të joneve dhe efekteve të pjekjes në temperaturë të lartë
(2) Formimi i strukturës së portës: Cilësia e ndërfaqes SiC/SiO2 ka një ndikim të madh në migrimin e kanalit dhe besueshmërinë e portës së MOSFET. Është e nevojshme të zhvillohen procese specifike të pjekjes së oksidit të portës dhe pas oksidimit për të kompensuar lidhjet e varura në ndërfaqen SiC/SiO2 me atome speciale (të tilla si atomet e azotit) për të përmbushur kërkesat e performancës së ndërfaqes SiC/SiO2 me cilësi të lartë dhe të lartë. migrimi i pajisjeve. Proceset kryesore janë oksidimi i oksidit të portës në temperaturë të lartë, LPCVD dhe PECVD.
Figura 2 Diagrami skematik i depozitimit të zakonshëm të filmit oksid dhe oksidimit në temperaturë të lartë
(3) Gravimi i morfologjisë: Materialet e karbitit të silikonit janë inerte në tretësit kimikë dhe kontrolli i saktë i morfologjisë mund të arrihet vetëm nëpërmjet metodave të gravimit të thatë; Materialet e maskave, përzgjedhja e gravurës së maskave, gazi i përzier, kontrolli i murit anësor, shpejtësia e gravurës, vrazhdësia e murit anësor, etj. duhet të zhvillohen sipas karakteristikave të materialeve të karabit të silikonit. Proceset kryesore janë depozitimi i filmit të hollë, fotolitografia, korrozioni i filmit dielektrik dhe proceset e gdhendjes së thatë.
Figura 3 Diagrami skematik i procesit të gravimit të karbitit të silikonit
(4) Metalizimi: Elektroda burimore e pajisjes kërkon që metali të formojë një kontakt të mirë omik me rezistencë të ulët me karabit silikoni. Kjo jo vetëm që kërkon rregullimin e procesit të depozitimit të metaleve dhe kontrollin e gjendjes së ndërfaqes së kontaktit metal-gjysmëpërçues, por gjithashtu kërkon pjekje në temperaturë të lartë për të reduktuar lartësinë e pengesës Schottky dhe për të arritur kontaktin omik të karbitit metal-silikon. Proceset kryesore janë spërkatja me magnetron metalik, avullimi i rrezeve elektronike dhe pjekja e shpejtë termike.
Figura 4 Diagrami skematik i parimit të spërkatjes së magnetronit dhe efekti i metalizimit
(5) Procesi i rrallimit: Materiali i karbitit të silikonit ka karakteristikat e fortësisë së lartë, brishtësisë së lartë dhe rezistencës së ulët ndaj thyerjes. Procesi i tij i bluarjes është i prirur të shkaktojë thyerje të brishtë të materialit, duke shkaktuar dëme në sipërfaqen dhe nënsipërfaqen e vaferës. Duhet të zhvillohen procese të reja bluarjeje për të përmbushur nevojat e prodhimit të pajisjeve të karbitit të silikonit. Proceset kryesore janë rrallimi i disqeve bluarëse, ngjitja dhe qërimi i filmit, etj.
Figura 5 Diagrami skematik i parimit të bluarjes/hollimit të vaferës
Koha e postimit: Tetor-22-2024