Mchakato wa Utengenezaji wa Kifaa cha Silicon Carbide (1)

Kama tunavyojua, katika uwanja wa semiconductor, silikoni ya fuwele moja (Si) ndiyo nyenzo ya msingi ya semiconductor inayotumiwa sana na yenye ujazo mkubwa zaidi ulimwenguni. Hivi sasa, zaidi ya 90% ya bidhaa za semiconductor zinatengenezwa kwa kutumia vifaa vya silicon. Kwa kuongezeka kwa mahitaji ya vifaa vya nguvu ya juu na vya juu katika uwanja wa kisasa wa nishati, mahitaji magumu zaidi yamewekwa mbele kwa vigezo muhimu vya nyenzo za semiconductor kama vile upana wa bend, nguvu ya uwanja wa umeme, kiwango cha kueneza kwa elektroni, na upitishaji wa joto. Chini ya hali hii, pana bandgap semiconductor vifaa kuwakilishwa nasilicon carbudi(SiC) wameibuka kama kipenzi cha matumizi ya msongamano wa nguvu nyingi.

Kama semiconductor ya kiwanja,silicon carbudini nadra sana katika asili na inaonekana katika mfumo wa madini moissanite. Hivi sasa, karibu carbudi yote ya silicon inayouzwa ulimwenguni imeundwa kwa njia ya bandia. Silicon CARBIDE ina faida za ugumu wa juu, conductivity ya juu ya mafuta, utulivu mzuri wa joto, na shamba la juu la kuvunjika kwa umeme. Ni nyenzo bora kwa kutengeneza vifaa vya semiconductor vya juu-voltage na vya juu.

Kwa hivyo, vifaa vya semiconductor vya silicon carbide vinatengenezwaje?

Kuna tofauti gani kati ya mchakato wa utengenezaji wa kifaa cha silicon na mchakato wa utengenezaji wa msingi wa silicon? Kuanzia toleo hili, "Mambo kuhusuKifaa cha Silicon CarbideUtengenezaji” utafichua siri moja baada ya nyingine.

I

Mchakato wa mtiririko wa utengenezaji wa kifaa cha silicon carbudi

Mchakato wa utengenezaji wa vifaa vya silicon carbide kwa ujumla ni sawa na ule wa vifaa vilivyo na silicon, haswa ikiwa ni pamoja na picha, kusafisha, doping, etching, uundaji wa filamu, kukonda na michakato mingine. Watengenezaji wengi wa vifaa vya nguvu wanaweza kukidhi mahitaji ya utengenezaji wa vifaa vya silicon carbide kwa kuboresha laini zao za uzalishaji kulingana na mchakato wa utengenezaji wa silicon. Hata hivyo, sifa maalum za vifaa vya silicon carbudi huamua kwamba baadhi ya michakato katika utengenezaji wa kifaa chake inahitaji kutegemea vifaa maalum kwa ajili ya maendeleo maalum ili kuwezesha vifaa vya silicon carbudi kuhimili voltage ya juu na ya juu ya sasa.

II

Utangulizi wa moduli maalum za mchakato wa silicon carbudi

Moduli za mchakato maalum wa silicon carbide hufunika hasa doping ya sindano, uundaji wa muundo wa lango, uwekaji wa mofolojia, uchakataji wa metali, na michakato ya kukonda.

(1) Kudunga sindano: Kwa sababu ya nishati ya dhamana ya juu ya kaboni-silicon katika carbudi ya silicon, atomi za uchafu ni vigumu kueneza katika carbudi ya silicon. Wakati wa kuandaa vifaa vya carbide ya silicon, doping ya makutano ya PN inaweza kupatikana tu kwa kuingiza ioni kwa joto la juu.
Doping kawaida hufanywa na ayoni za uchafu kama vile boroni na fosforasi, na kina cha doping kawaida ni 0.1μm~3μm. Uingizaji wa ioni ya nishati ya juu utaharibu muundo wa kimiani wa nyenzo za silicon carbudi yenyewe. Ufungaji wa joto la juu unahitajika ili kurekebisha uharibifu wa kimiani unaosababishwa na upandikizaji wa ayoni na kudhibiti athari ya upenyezaji kwenye ukali wa uso. Michakato ya msingi ni upandikizaji wa ioni za halijoto ya juu na upenyezaji wa halijoto ya juu.

Mchoro 1 Mchoro wa mpangilio wa upandikizaji wa ayoni na athari za joto la juu za kupenyeza

(2) Uundaji wa muundo wa lango: Ubora wa kiolesura cha SiC/SiO2 una ushawishi mkubwa kwenye uhamaji wa chaneli na kutegemewa kwa lango la MOSFET. Inahitajika kuunda oksidi mahususi ya lango na michakato ya kupenyeza baada ya oksidi ili kufidia vifungo vinavyoning'inia kwenye kiolesura cha SiC/SiO2 na atomi maalum (kama vile atomi za nitrojeni) ili kukidhi mahitaji ya utendaji wa kiolesura cha SiC/SiO2 cha ubora wa juu na cha juu. uhamiaji wa vifaa. Michakato ya msingi ni oksidi ya lango la oksidi ya juu-joto, LPCVD, na PECVD.

Mchoro 2 Mchoro wa mpangilio wa utuaji wa filamu ya oksidi ya kawaida na oksidi ya joto la juu

(3) Uchoraji wa mofolojia: Nyenzo za kaboni za silicon hazifanyiki katika vimumunyisho vya kemikali, na udhibiti sahihi wa mofolojia unaweza kupatikana tu kupitia mbinu kavu za etching; vifaa vya mask, uteuzi wa etching ya mask, gesi mchanganyiko, udhibiti wa sidewall, kiwango cha etching, ukali wa sidewall, nk unahitaji kuendelezwa kulingana na sifa za vifaa vya silicon carbide. Michakato ya msingi ni utuaji wa filamu nyembamba, upigaji picha, kutu wa filamu ya dielectric, na michakato ya kukausha kavu.

Mchoro wa 3 Mchoro wa kielelezo wa mchakato wa etching ya silicon carbide

(4) Uchimbaji: Kieletrodi cha chanzo cha kifaa kinahitaji chuma ili kuunda mguso mzuri wa ohmic unaostahimili kiwango cha chini na silicon carbudi. Hii haihitaji tu kudhibiti mchakato wa utuaji wa chuma na kudhibiti hali ya kiolesura cha mguso wa semiconductor ya chuma, lakini pia inahitaji annealing ya halijoto ya juu ili kupunguza urefu wa kizuizi cha Schottky na kufikia mguso wa ohmic wa CARbudi ya chuma-silicon. Michakato ya msingi ni kunyunyiza kwa magnetron ya chuma, kuyeyuka kwa boriti ya elektroni, na uondoaji wa haraka wa mafuta.

Mchoro wa 4 Mchoro wa kielelezo wa kanuni ya magnetron sputtering na athari ya metallization

(5) Mchakato wa kukonda: Nyenzo ya kaboni ya silicon ina sifa ya ugumu wa juu, brittleness ya juu na ushupavu wa chini wa fracture. Mchakato wake wa kusaga unakabiliwa na kusababisha kupasuka kwa brittle ya nyenzo, na kusababisha uharibifu wa uso wa kaki na uso mdogo. Michakato mpya ya kusaga inahitaji kuendelezwa ili kukidhi mahitaji ya utengenezaji wa vifaa vya silicon carbide. Michakato ya msingi ni kukonda kwa diski za kusaga, kubandika filamu na peeling, nk.

Mchoro 5 Mchoro wa mpangilio wa kanuni ya kusaga/kukonda