మనకు తెలిసినట్లుగా, సెమీకండక్టర్ ఫీల్డ్‌లో, సింగిల్ క్రిస్టల్ సిలికాన్ (Si) అనేది ప్రపంచంలో అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే మరియు అతిపెద్ద-వాల్యూమ్ సెమీకండక్టర్ ప్రాథమిక పదార్థం. ప్రస్తుతం, 90% కంటే ఎక్కువ సెమీకండక్టర్ ఉత్పత్తులు సిలికాన్ ఆధారిత పదార్థాలను ఉపయోగించి తయారు చేయబడ్డాయి. ఆధునిక శక్తి రంగంలో అధిక-శక్తి మరియు అధిక-వోల్టేజ్ పరికరాలకు పెరుగుతున్న డిమాండ్‌తో, బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పు, బ్రేక్‌డౌన్ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ బలం, ఎలక్ట్రాన్ సంతృప్త రేటు మరియు ఉష్ణ వాహకత వంటి సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్‌ల యొక్క కీలక పారామితుల కోసం మరింత కఠినమైన అవసరాలు ముందుకు వచ్చాయి. ఈ పరిస్థితిలో, విస్తృత బ్యాండ్‌గ్యాప్ సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు ప్రాతినిధ్యం వహిస్తాయిసిలికాన్ కార్బైడ్(SiC) హై-పవర్ డెన్సిటీ అప్లికేషన్‌ల డార్లింగ్‌గా ఉద్భవించింది.
సమ్మేళనం సెమీకండక్టర్‌గా,సిలికాన్ కార్బైడ్ప్రకృతిలో చాలా అరుదు మరియు మాయిస్సనైట్ ఖనిజ రూపంలో కనిపిస్తుంది. ప్రస్తుతం, ప్రపంచంలో విక్రయించబడుతున్న దాదాపు అన్ని సిలికాన్ కార్బైడ్ కృత్రిమంగా సంశ్లేషణ చేయబడింది. సిలికాన్ కార్బైడ్ అధిక కాఠిన్యం, అధిక ఉష్ణ వాహకత, మంచి ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు అధిక క్లిష్టమైన బ్రేక్‌డౌన్ విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. ఇది అధిక-వోల్టేజ్ మరియు అధిక-శక్తి సెమీకండక్టర్ పరికరాలను తయారు చేయడానికి అనువైన పదార్థం.
కాబట్టి, సిలికాన్ కార్బైడ్ పవర్ సెమీకండక్టర్ పరికరాలు ఎలా తయారు చేయబడతాయి?
సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికర తయారీ ప్రక్రియ మరియు సాంప్రదాయ సిలికాన్ ఆధారిత తయారీ ప్రక్రియ మధ్య తేడా ఏమిటి? ఈ సంచిక నుండి ప్రారంభించి, “విషయాలుసిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరంతయారీ” రహస్యాలను ఒక్కొక్కటిగా వెల్లడిస్తుంది.
I
సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికర తయారీ ప్రక్రియ ప్రక్రియ
సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాల తయారీ ప్రక్రియ సాధారణంగా సిలికాన్ ఆధారిత పరికరాల మాదిరిగానే ఉంటుంది, ఇందులో ప్రధానంగా ఫోటోలిథోగ్రఫీ, క్లీనింగ్, డోపింగ్, ఎచింగ్, ఫిల్మ్ ఫార్మేషన్, సన్నబడటం మరియు ఇతర ప్రక్రియలు ఉంటాయి. అనేక పవర్ డివైస్ తయారీదారులు సిలికాన్ ఆధారిత తయారీ ప్రక్రియ ఆధారంగా తమ ఉత్పత్తి లైన్లను అప్‌గ్రేడ్ చేయడం ద్వారా సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాల తయారీ అవసరాలను తీర్చగలరు. అయినప్పటికీ, సిలికాన్ కార్బైడ్ మెటీరియల్స్ యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలు దాని పరికర తయారీలో కొన్ని ప్రక్రియలు సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాలను అధిక వోల్టేజ్ మరియు అధిక కరెంట్‌ను తట్టుకోగలిగేలా ప్రత్యేక అభివృద్ధి కోసం నిర్దిష్ట పరికరాలపై ఆధారపడాలని నిర్ణయిస్తాయి.
II
సిలికాన్ కార్బైడ్ ప్రత్యేక ప్రక్రియ మాడ్యూళ్ళకు పరిచయం
సిలికాన్ కార్బైడ్ ప్రత్యేక ప్రక్రియ మాడ్యూల్స్ ప్రధానంగా ఇంజెక్షన్ డోపింగ్, గేట్ స్ట్రక్చర్ ఫార్మింగ్, మోర్ఫాలజీ ఎచింగ్, మెటలైజేషన్ మరియు సన్నబడటం ప్రక్రియలను కవర్ చేస్తాయి.
(1) ఇంజెక్షన్ డోపింగ్: సిలికాన్ కార్బైడ్‌లో అధిక కార్బన్-సిలికాన్ బాండ్ శక్తి కారణంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్‌లో అశుద్ధ పరమాణువులు విస్తరించడం కష్టం. సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాలను సిద్ధం చేస్తున్నప్పుడు, PN జంక్షన్ల డోపింగ్ అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ ద్వారా మాత్రమే సాధించబడుతుంది.
డోపింగ్ సాధారణంగా బోరాన్ మరియు ఫాస్పరస్ వంటి అశుద్ధ అయాన్లతో చేయబడుతుంది మరియు డోపింగ్ లోతు సాధారణంగా 0.1μm~3μm ఉంటుంది. అధిక-శక్తి అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ సిలికాన్ కార్బైడ్ పదార్థం యొక్క లాటిస్ నిర్మాణాన్ని నాశనం చేస్తుంది. అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ వల్ల కలిగే లాటిస్ నష్టాన్ని సరిచేయడానికి మరియు ఉపరితల కరుకుదనంపై ఎనియలింగ్ ప్రభావాన్ని నియంత్రించడానికి అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ అవసరం. ప్రధాన ప్రక్రియలు అధిక-ఉష్ణోగ్రత అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్.
మూర్తి 1 అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ ప్రభావాల యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం
(2) గేట్ నిర్మాణ నిర్మాణం: SiC/SiO2 ఇంటర్‌ఫేస్ నాణ్యత MOSFET యొక్క ఛానెల్ మైగ్రేషన్ మరియు గేట్ విశ్వసనీయతపై గొప్ప ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. అధిక-నాణ్యత గల SiC/SiO2 ఇంటర్‌ఫేస్ మరియు అధిక పనితీరు అవసరాలను తీర్చడానికి ప్రత్యేక పరమాణువులతో (నైట్రోజన్ అణువుల వంటివి) SiC/SiO2 ఇంటర్‌ఫేస్‌లో డాంగ్లింగ్ బాండ్‌లను భర్తీ చేయడానికి నిర్దిష్ట గేట్ ఆక్సైడ్ మరియు పోస్ట్-ఆక్సిడేషన్ ఎనియలింగ్ ప్రక్రియలను అభివృద్ధి చేయడం అవసరం. పరికరాల వలస. ప్రధాన ప్రక్రియలు గేట్ ఆక్సైడ్ అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఆక్సీకరణ, LPCVD మరియు PECVD.
మూర్తి 2 సాధారణ ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ నిక్షేపణ మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఆక్సీకరణ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం
(3) పదనిర్మాణం చెక్కడం: రసాయన ద్రావకాలలో సిలికాన్ కార్బైడ్ పదార్థాలు జడత్వం కలిగి ఉంటాయి మరియు పొడి చెక్కే పద్ధతుల ద్వారా మాత్రమే ఖచ్చితమైన పదనిర్మాణ నియంత్రణను సాధించవచ్చు; మాస్క్ పదార్థాలు, మాస్క్ ఎచింగ్ ఎంపిక, మిశ్రమ వాయువు, సైడ్‌వాల్ నియంత్రణ, ఎచింగ్ రేటు, సైడ్‌వాల్ కరుకుదనం మొదలైనవి సిలికాన్ కార్బైడ్ పదార్థాల లక్షణాల ప్రకారం అభివృద్ధి చేయాలి. ప్రధాన ప్రక్రియలు థిన్ ఫిల్మ్ డిపాజిషన్, ఫోటోలిథోగ్రఫీ, డైలెక్ట్రిక్ ఫిల్మ్ తుప్పు మరియు డ్రై ఎచింగ్ ప్రక్రియలు.
మూర్తి 3 సిలికాన్ కార్బైడ్ ఎచింగ్ ప్రక్రియ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం
(4) మెటలైజేషన్: పరికరం యొక్క మూల ఎలక్ట్రోడ్‌కు సిలికాన్ కార్బైడ్‌తో మంచి తక్కువ-నిరోధక ఓహ్మిక్ సంబంధాన్ని ఏర్పరచడానికి మెటల్ అవసరం. దీనికి లోహ నిక్షేపణ ప్రక్రియను నియంత్రించడం మరియు మెటల్-సెమీకండక్టర్ పరిచయం యొక్క ఇంటర్‌ఫేస్ స్థితిని నియంత్రించడం మాత్రమే కాకుండా, షాట్కీ అవరోధం ఎత్తును తగ్గించడానికి మరియు మెటల్-సిలికాన్ కార్బైడ్ ఓమిక్ కాంటాక్ట్‌ను సాధించడానికి అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ కూడా అవసరం. ప్రధాన ప్రక్రియలు మెటల్ మాగ్నెట్రాన్ స్పుట్టరింగ్, ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ బాష్పీభవనం మరియు వేగవంతమైన థర్మల్ ఎనియలింగ్.
మూర్తి 4 మాగ్నెట్రాన్ స్పుట్టరింగ్ సూత్రం మరియు మెటలైజేషన్ ప్రభావం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం
(5) సన్నబడటం ప్రక్రియ: సిలికాన్ కార్బైడ్ పదార్థం అధిక కాఠిన్యం, అధిక పెళుసుదనం మరియు తక్కువ పగులు మొండితనాన్ని కలిగి ఉంటుంది. దీని గ్రౌండింగ్ ప్రక్రియ పదార్థం యొక్క పెళుసు పగుళ్లకు కారణమవుతుంది, దీని వలన పొర ఉపరితలం మరియు ఉప-ఉపరితలానికి నష్టం జరుగుతుంది. సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాల తయారీ అవసరాలను తీర్చడానికి కొత్త గ్రౌండింగ్ ప్రక్రియలను అభివృద్ధి చేయాలి. ప్రధాన ప్రక్రియలు గ్రౌండింగ్ డిస్కులను సన్నబడటం, ఫిల్మ్ స్టిక్కింగ్ మరియు పీలింగ్ మొదలైనవి.
ఫిగర్ 5 పొర గ్రౌండింగ్/సన్నని సూత్రం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం
పోస్ట్ సమయం: అక్టోబర్-22-2024