Ինչպես գիտենք, կիսահաղորդչային ոլորտում մեկ բյուրեղյա սիլիցիումը (Si) հանդիսանում է աշխարհում ամենալայն օգտագործվող և ամենամեծ ծավալով կիսահաղորդչային հիմնական նյութը։ Ներկայումս կիսահաղորդչային արտադրանքի ավելի քան 90%-ն արտադրվում է սիլիցիումի վրա հիմնված նյութերով: Ժամանակակից էներգետիկ ոլորտում բարձր էներգիայի և բարձր լարման սարքերի աճող պահանջարկի հետ մեկտեղ ավելի խիստ պահանջներ են առաջադրվել կիսահաղորդչային նյութերի հիմնական պարամետրերի համար, ինչպիսիք են ժապավենի լայնությունը, խզման էլեկտրական դաշտի ուժը, էլեկտրոնների հագեցվածության արագությունը և ջերմային հաղորդունակությունը: Այս հանգամանքով ներկայացված կիսահաղորդչային նյութերի լայն բացվածքովսիլիցիումի կարբիդ(SiC) հայտնվել են որպես բարձր էներգիայի խտության հավելվածների սիրելին:
Որպես բարդ կիսահաղորդիչ,սիլիցիումի կարբիդբնության մեջ չափազանց հազվադեպ է և ի հայտ է գալիս մոյսանիտ հանքանյութի տեսքով։ Ներկայումս աշխարհում վաճառվող գրեթե ամբողջ սիլիցիումի կարբիդը արհեստականորեն սինթեզված է։ Սիլիցիումի կարբիդն ունի բարձր կարծրության, բարձր ջերմային հաղորդունակության, լավ ջերմային կայունության և բարձր կրիտիկական խզման էլեկտրական դաշտի առավելությունները: Այն իդեալական նյութ է բարձր լարման և հզոր կիսահաղորդչային սարքերի պատրաստման համար։
Այսպիսով, ինչպե՞ս են արտադրվում սիլիցիումի կարբիդի ուժային կիսահաղորդչային սարքերը:
Ո՞րն է տարբերությունը սիլիցիումի կարբիդի սարքի արտադրության գործընթացի և սիլիցիումի վրա հիմնված ավանդական արտադրության գործընթացի միջև: Այս թողարկումից սկսած «Բաններ մասինՍիլիկոնային կարբիդ սարքManufacturing»-ը մեկ առ մեկ կբացահայտի գաղտնիքները։
I
Սիլիցիումի կարբիդի սարքի արտադրության գործընթացի հոսքը
Սիլիցիումի կարբիդային սարքերի արտադրության գործընթացը հիմնականում նման է սիլիցիումի վրա հիմնված սարքերի գործընթացին, որը հիմնականում ներառում է ֆոտոլիտոգրաֆիա, մաքրում, դոպինգ, փորագրում, թաղանթի ձևավորում, նոսրացում և այլ գործընթացներ: Էլեկտրական սարքերի շատ արտադրողներ կարող են բավարարել սիլիցիումի կարբիդային սարքերի արտադրական կարիքները՝ արդիականացնելով իրենց արտադրական գծերը՝ հիմնված սիլիցիումի վրա հիմնված արտադրական գործընթացի վրա: Այնուամենայնիվ, սիլիցիումի կարբիդային նյութերի հատուկ հատկությունները որոշում են, որ սարքերի արտադրության որոշ գործընթացներ պետք է հիմնվեն հատուկ սարքավորումների վրա հատուկ մշակման համար, որպեսզի սիլիցիումի կարբիդային սարքերը կարողանան դիմակայել բարձր լարման և բարձր հոսանքի:
II
Սիլիցիումի կարբիդի հատուկ գործընթացի մոդուլների ներածություն
Սիլիցիումի կարբիդի հատուկ պրոցեսի մոդուլները հիմնականում ընդգրկում են ներարկման դոպինգը, դարպասի կառուցվածքի ձևավորումը, մորֆոլոգիական փորագրումը, մետաղացման և նոսրացման գործընթացները:
(1) Ներարկման դոպինգ. Սիլիցիումի կարբիդի մեջ ածխածին-սիլիկոնային կապի բարձր էներգիայի պատճառով կեղտաջրերի ատոմները դժվար է ցրվել սիլիցիումի կարբիդում: Սիլիցիումի կարբիդային սարքեր պատրաստելիս PN հանգույցների դոպինգը կարող է իրականացվել միայն բարձր ջերմաստիճանում իոնային իմպլանտացիայի միջոցով:
Դոպինգը սովորաբար կատարվում է կեղտոտ իոններով, ինչպիսիք են բորը և ֆոսֆորը, իսկ դոպինգի խորությունը սովորաբար կազմում է 0,1 մկմ~3 մկմ: Բարձր էներգիայի իոնների իմպլանտացիան կկործանի բուն սիլիցիումի կարբիդային նյութի ցանցային կառուցվածքը: Բարձր ջերմաստիճանի կռում է պահանջվում իոնների իմպլանտացիայի հետևանքով առաջացած վանդակաճաղերի վնասը վերականգնելու և մակերեսի կոշտության վրա հալման ազդեցությունը վերահսկելու համար: Հիմնական պրոցեսներն են բարձր ջերմաստիճանի իոնների իմպլանտացիան և բարձր ջերմաստիճանի եռացումը:
Նկար 1 Իոնների իմպլանտացիայի և բարձր ջերմաստիճանի կռման էֆեկտների սխեմատիկ դիագրամ
(2) Դարպասի կառուցվածքի ձևավորում. SiC/SiO2 միջերեսի որակը մեծ ազդեցություն ունի MOSFET-ի ալիքների միգրացիայի և դարպասի հուսալիության վրա: Անհրաժեշտ է մշակել հատուկ դարպասային օքսիդի և հետօքսիդացման հալման գործընթացներ՝ փոխհատուցելու SiC/SiO2 միջերեսում կախված կապերը հատուկ ատոմներով (օրինակ՝ ազոտի ատոմներով)՝ բավարարելու բարձրորակ SiC/SiO2 միջերեսի և բարձրորակ միջերեսի կատարողականի պահանջները: սարքերի միգրացիան. Հիմնական գործընթացներն են դարպասի օքսիդի բարձր ջերմաստիճանի օքսիդացում, LPCVD և PECVD:
Նկար 2 Սովորական օքսիդի թաղանթի նստեցման և բարձր ջերմաստիճանի օքսիդացման սխեմատիկ դիագրամ
(3) Ձևաբանական փորագրում. սիլիցիումի կարբիդային նյութերը իներտ են քիմիական լուծիչների մեջ, և մորֆոլոգիայի ճշգրիտ վերահսկումը հնարավոր է միայն չոր փորագրման մեթոդների միջոցով. դիմակի նյութերը, դիմակի փորագրման ընտրությունը, խառը գազը, կողային պատերի հսկողությունը, փորագրման արագությունը, կողային պատերի կոշտությունը և այլն, պետք է մշակվեն ըստ սիլիցիումի կարբիդային նյութերի բնութագրերի: Հիմնական գործընթացներն են՝ բարակ թաղանթի նստեցումը, ֆոտոլիտոգրաֆիան, դիէլեկտրական թաղանթի կոռոզիան և չոր փորագրման պրոցեսները:
Նկար 3 Սիլիցիումի կարբիդի փորագրման գործընթացի սխեմատիկ դիագրամ
(4) Մետաղացում. Սարքի աղբյուրի էլեկտրոդը մետաղից պահանջում է սիլիցիումի կարբիդի հետ լավ ցածր դիմադրության օմիկ շփում ստեղծելու համար: Սա ոչ միայն պահանջում է մետաղի նստեցման գործընթացի կարգավորում և մետաղ-կիսահաղորդիչ շփման միջերեսային վիճակի վերահսկում, այլ նաև պահանջում է բարձր ջերմաստիճանի եռացում՝ Schottky-ի պատնեշի բարձրությունը նվազեցնելու և մետաղ-սիլիցիումի կարբիդ օհմիկ շփման հասնելու համար: Հիմնական գործընթացներն են մետաղի մագնետրոնային ցրումը, էլեկտրոնային ճառագայթների գոլորշիացումը և արագ ջերմային կռումը:
Նկար 4 Մագնետրոնային ցրման սկզբունքի և մետաղացման էֆեկտի սխեմատիկ դիագրամ
(5) նոսրացման գործընթաց. սիլիցիումի կարբիդային նյութն ունի բարձր կարծրության, բարձր փխրունության և կոտրվածքի ցածր ամրության բնութագրեր: Դրա մանրացման գործընթացը հակված է նյութի փխրուն կոտրվածք առաջացնելու՝ վնասելով վաֆլի մակերեսին և ենթամակերեսին: Հղկման նոր գործընթացներ պետք է մշակվեն՝ սիլիցիումի կարբիդային սարքերի արտադրության կարիքները բավարարելու համար: Հիմնական պրոցեսներն են մանրացնող սկավառակների բարակումը, թաղանթի կպչունությունը և կեղևելը և այլն:
Նկար 5 Վաֆլի մանրացման/նոսրացման սկզբունքի սխեմատիկ դիագրամ
Հրապարակման ժամանակը՝ հոկտ-22-2024