Белгилүү болгондой, жарым өткөргүч талаасында монокристалл кремний (Si) дүйнөдөгү эң кеңири колдонулган жана эң чоң көлөмдөгү жарым өткөргүч негизги материал болуп саналат. Учурда жарым өткөргүч буюмдардын 90%дан ашыгы кремний негизиндеги материалдарды колдонуу менен өндүрүлөт. Заманбап энергетика тармагында жогорку кубаттуулуктагы жана жогорку чыңалуудагы түзүлүштөргө болгон суроо-талаптын өсүшү менен жарым өткөргүч материалдардын негизги параметрлерине, мисалы, диапазондун кеңдиги, бузулуучу электр талаасынын күчү, электрондун каныккандыгы жана жылуулук өткөргүчтүгү сыяктуу талаптар коюлду. Бул шартта, кенен тилкелүү жарым өткөргүч материалдар менен көрсөтүлгөнкремний карбиди(SiC) жогорку кубаттуулуктагы тыгыздыктагы колдонмолордун сүймөнчүлүгү катары пайда болду.
аралаш жарым өткөргүч катары,кремний карбидижаратылышта өтө сейрек кездешет жана минералдык моиссанит түрүндө пайда болот. Учурда дүйнөдө сатылып жаткан кремний карбидинин дээрлик бардыгы жасалма жол менен синтезделет. Кремний карбиди жогорку катуулук, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк, жакшы жылуулук туруктуулугу жана жогорку критикалык бузулуу электр талаасынын артыкчылыктарына ээ. Бул жогорку вольттуу жана кубаттуу жарым өткөргүч түзүлүштөрдү жасоо үчүн идеалдуу материал.
Ошентип, кремний карбид электр жарым өткөргүч аппараттар кантип өндүрүлгөн?
Кремний карбидинин түзүлүшүн өндүрүү процесси менен кремнийге негизделген салттуу өндүрүш процессинин ортосунда кандай айырма бар? Ушул сандан баштап, «ЖөнүндөКремний карбид аппаратыөндүрүш» сырларын биринин артынан бири ачып берет.
I
Кремний карбидинин түзүлүшүн өндүрүү процессинин агымы
Кремний карбидинин түзүлүштөрүн өндүрүү процесси негизинен кремний негизиндеги приборлорго окшош, анын ичинде фотолитография, тазалоо, допинг, оюу, пленканы түзүү, суюлтуу жана башка процесстер. Көптөгөн электр жабдууларын өндүрүүчүлөр кремнийге негизделген өндүрүш процессинин негизинде өндүрүш линияларын өркүндөтүү аркылуу кремний карбиддик түзүлүштөрдүн өндүрүштүк муктаждыктарын канааттандыра алышат. Бирок, кремний карбиди материалдардын өзгөчө касиеттери, анын аппарат өндүрүшүндө кээ бир жараяндар жогорку чыңалуу жана жогорку ток туруштук кремний карбид түзмөктөрдү иштетүү үчүн атайын иштеп чыгуу үчүн белгилүү бир жабдууларды таянышыбыз керек экенин аныктайт.
II
Кремний карбидинин атайын процесс модулдарына киришүү
Кремний карбидинин атайын процессинин модулдары негизинен инъекциялык допингди, дарбаза структурасын түзүүнү, морфологияны иштетүүнү, металлдаштырууну жана жукартуу процесстерин камтыйт.
(1) Injection допинг: Улам кремний карбид жогорку көмүртек-кремний байланыш энергиясы, ыплас атомдор кремний карбиди менен таралышы кыйын. Кремний карбидинин түзүлүштөрүн даярдоодо PN түйүндөрүн допингге жогорку температурада иондук имплантациялоо жолу менен гана жетишүүгө болот.
Допинг адатта бор жана фосфор сыяктуу аралашма иондору менен жасалат жана допинг тереңдиги адатта 0,1μm~3μm болот. Жогорку энергиялуу иондук имплантация кремний карбидинин материалынын торлуу түзүлүшүн жок кылат. Жогорку температурадагы күйдүрүү иондук имплантациядан келип чыккан тордун бузулушун оңдоо жана беттин тегиздигине күйдүрүү таасирин көзөмөлдөө үчүн талап кылынат. Негизги процесстер жогорку температурадагы иондорду имплантациялоо жана жогорку температурадагы күйдүрүү болуп саналат.
Сүрөт 1 Ион имплантациясынын жана жогорку температурадагы күйгүзүү эффекттеринин схемалык диаграммасы
(2) Дарбаза структурасын түзүү: SiC/SiO2 интерфейсинин сапаты каналдын миграциясына жана MOSFET дарбазасынын ишенимдүүлүгүнө чоң таасирин тийгизет. Жогорку сапаттагы SiC/SiO2 интерфейсинин иштөө талаптарын канааттандыруу үчүн SiC/SiO2 интерфейсинде атайын атомдор менен (мисалы, азот атомдору) илинип турган байланыштарды компенсациялоо үчүн атайын дарбаза оксиди жана оксидден кийинки күйдүрүү процесстерин иштеп чыгуу зарыл. түзмөктөрдүн миграциясы. Негизги процесстер дарбаза оксиди жогорку температурадагы кычкылдануу, LPCVD жана PECVD болуп саналат.
2-сүрөт Кадимки оксид пленкасынын түшүүсүнүн жана жогорку температурадагы кычкылдануунун схемалык схемасы
(3) Морфологияны оюу: Кремний карбидинин материалдары химиялык эриткичтерде инерттүү жана так морфологияны башкарууга кургак оюу ыкмалары аркылуу гана жетишүүгө болот; маска материалдары, масканы оюп тандоо, аралаш газ, капталын башкаруу, оюу ылдамдыгы, каптал тегиздиги жана башкалар кремний карбид материалдарынын өзгөчөлүктөрүнө ылайык иштелип чыгышы керек. Негизги процесстер – жука пленканы жайгаштыруу, фотолитография, диэлектрдик пленканы коррозия жана кургак оюу процесстери.
3-сүрөт Кремний карбидин иштетүү процессинин схемалык схемасы
(4) Металлдаштыруу: аппараттын булагы электрод кремний карбиди менен жакшы төмөн каршылык Омикалык байланышты түзүү үчүн металлды талап кылат. Бул металлды жайгаштыруу процессин жөнгө салууну жана металл-жарым өткөргүч контактынын интерфейсинин абалын көзөмөлдөөнү гана талап кылбастан, Шоттки тосмосунун бийиктигин азайтуу жана металл-кремний карбидинин омикалык контактына жетишүү үчүн жогорку температурадагы күйдүрүүлөрдү талап кылат. Негизги процесстер - металл магнетронду чачыратуу, электрон нурун буулантуу жана тез термикалык күйгүзүү.
4-сүрөт Магнетрондун чачыратуу принцибинин жана металлдашуу эффектинин схемалык диаграммасы
(5) жукартуу жараяны: Кремний карбид материалы жогорку катуулук, жогорку морттук жана төмөн сынган катаал мүнөздөмөлөргө ээ. Анын майдалоо процесси материалдын морт сынуусуна алып келип, пластинка бетине жана суб-бетине зыян келтирет. Кремний карбидинин приборлорунун өндүрүштүк муктаждыктарын канааттандыруу үчүн жаңы майдалоо процесстерин иштеп чыгуу керек. Негизги процесстер – майдалоочу дисктерди жукартуу, пленканы чаптоо жана пилинг ж.б.
5-сүрөт Вафли майдалоо/суюлтуу принцибинин схемалык диаграммасы
Посттун убактысы: 22-окт.2024