Soos ons weet, in die halfgeleierveld is enkelkristal silikon (Si) die mees gebruikte en grootste volume halfgeleier basiese materiaal in die wêreld. Tans word meer as 90% van halfgeleierprodukte vervaardig met behulp van silikon-gebaseerde materiale. Met die toenemende vraag na hoëkrag- en hoogspanningstoestelle in die moderne energieveld, is strenger vereistes gestel vir sleutelparameters van halfgeleiermateriale soos bandgapingwydte, afbreek elektriese veldsterkte, elektronversadigingstempo en termiese geleidingsvermoë. Onder hierdie omstandighede, wye bandgaping halfgeleier materiale verteenwoordig deursilikonkarbied(SiC) het na vore getree as die liefling van hoë-kragdigtheid toepassings.
As 'n saamgestelde halfgeleier,silikonkarbiedis uiters skaars van aard en kom voor in die vorm van die mineraal moissaniet. Tans word byna alle silikonkarbied wat in die wêreld verkoop word, kunsmatig gesintetiseer. Silikonkarbied het die voordele van hoë hardheid, hoë termiese geleidingsvermoë, goeie termiese stabiliteit en hoë kritiese afbreek elektriese veld. Dit is 'n ideale materiaal vir die maak van hoë-spanning en hoë-krag halfgeleier toestelle.
So, hoe word silikonkarbied krag halfgeleier toestelle vervaardig?
Wat is die verskil tussen die vervaardigingsproses van silikonkarbiedtoestelle en die tradisionele silikon-gebaseerde vervaardigingsproses? Begin van hierdie uitgawe, "Dinge oorSilikonkarbied-toestelManufacturing” sal die geheime een vir een openbaar.
I
Prosesvloei van vervaardiging van silikonkarbiedtoestelle
Die vervaardigingsproses van silikonkarbiedtoestelle is oor die algemeen soortgelyk aan dié van silikongebaseerde toestelle, hoofsaaklik insluitend fotolitografie, skoonmaak, doping, ets, filmvorming, verdunning en ander prosesse. Baie kragtoestelvervaardigers kan aan die vervaardigingsbehoeftes van silikonkarbiedtoestelle voldoen deur hul produksielyne op te gradeer op grond van die silikon-gebaseerde vervaardigingsproses. Die spesiale eienskappe van silikonkarbiedmateriale bepaal egter dat sommige prosesse in sy toestelvervaardiging op spesifieke toerusting moet staatmaak vir spesiale ontwikkeling om silikonkarbiedtoestelle in staat te stel om hoë spanning en hoë stroom te weerstaan.
II
Inleiding tot spesiale prosesmodules van silikonkarbied
Die spesiale silikonkarbied-prosesmodules dek hoofsaaklik inspuiting-dotering, hekstruktuurvorming, morfologie-ets, metallisering en verdunningsprosesse.
(1) Inspuitingsdotering: As gevolg van die hoë koolstof-silikonbindingsenergie in silikonkarbied, is onsuiwerheidsatome moeilik om in silikonkarbied te diffundeer. Wanneer silikonkarbiedtoestelle voorberei word, kan die doping van PN-aansluitings slegs bereik word deur iooninplanting by hoë temperatuur.
Doping word gewoonlik gedoen met onsuiwerheidione soos boor en fosfor, en die dopingdiepte is gewoonlik 0.1μm~3μm. Hoë-energie ioon-inplanting sal die roosterstruktuur van die silikonkarbiedmateriaal self vernietig. Hoëtemperatuur-uitgloeiing is nodig om die roosterskade wat deur iooninplanting veroorsaak word, te herstel en die effek van uitgloeiing op oppervlakruwheid te beheer. Die kernprosesse is hoë-temperatuur ioon-inplanting en hoë-temperatuur uitgloeiing.
Figuur 1 Skematiese diagram van ioon-inplanting en hoë-temperatuur uitgloeiingseffekte
(2) Hekstruktuurvorming: Die kwaliteit van die SiC/SiO2-koppelvlak het 'n groot invloed op die kanaalmigrasie en hekbetroubaarheid van MOSFET. Dit is nodig om spesifieke hekoksied- en na-oksidasie-gloeiprosesse te ontwikkel om te kompenseer vir die hangende bindings by die SiC/SiO2-koppelvlak met spesiale atome (soos stikstofatome) om te voldoen aan die werkverrigtingvereistes van hoëgehalte SiC/SiO2-koppelvlak en hoë migrasie van toestelle. Die kernprosesse is hekoksied-hoëtemperatuur-oksidasie, LPCVD en PECVD.
Figuur 2 Skematiese diagram van gewone oksiedfilmneerlegging en hoë-temperatuur oksidasie
(3) Morfologie-ets: Silikonkarbiedmateriale is inert in chemiese oplosmiddels, en presiese morfologiebeheer kan slegs deur droë-etsmetodes verkry word; maskermateriaal, masker-etskeuring, gemengde gas, sywandbeheer, etstempo, sywandruwheid, ens. moet ontwikkel word volgens die eienskappe van silikonkarbiedmateriale. Die kernprosesse is dunfilmafsetting, fotolitografie, diëlektriese filmkorrosie en droë-etsprosesse.
Figuur 3 Skematiese diagram van silikonkarbied-etsproses
(4) Metallisering: Die bronelektrode van die toestel benodig metaal om 'n goeie lae-weerstand ohmiese kontak met silikonkarbied te vorm. Dit vereis nie net die regulering van die metaalneerleggingsproses en die beheer van die koppelvlaktoestand van die metaal-halfgeleierkontak nie, maar vereis ook hoë-temperatuur uitgloeiing om die Schottky-versperringhoogte te verminder en metaal-silikonkarbied ohmiese kontak te bereik. Die kernprosesse is metaalmagnetronsputtering, elektronstraalverdamping en vinnige termiese uitgloeiing.
Figuur 4 Skematiese diagram van magnetron sputtering beginsel en metallisering effek
(5) Verdunningsproses: Silikonkarbiedmateriaal het die eienskappe van hoë hardheid, hoë brosheid en lae breuktaaiheid. Die slypproses daarvan is geneig om bros breuk van die materiaal te veroorsaak, wat skade aan die wafeloppervlak en ondergrond veroorsaak. Nuwe slypprosesse moet ontwikkel word om aan die vervaardigingsbehoeftes van silikonkarbiedtoestelle te voldoen. Die kernprosesse is uitdunning van slypskywe, film vassit en afskilfering, ens.
Figuur 5 Skematiese diagram van wafel maal/uitdun beginsel
Postyd: 22 Oktober 2024