የሲሲ ሲሊኮን ካርቦይድ መሳሪያ የማምረት ሂደት (1)

እንደምናውቀው በሴሚኮንዳክተር መስክ ነጠላ ክሪስታል ሲሊከን (ሲ) በዓለም ላይ በብዛት ጥቅም ላይ የዋለ እና ትልቅ መጠን ያለው ሴሚኮንዳክተር መሰረታዊ ቁሳቁስ ነው። በአሁኑ ጊዜ ከ 90% በላይ የሴሚኮንዳክተር ምርቶች በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶችን በመጠቀም ይመረታሉ. በዘመናዊው የኢነርጂ መስክ ውስጥ የከፍተኛ ኃይል እና ከፍተኛ-ቮልቴጅ መሳሪያዎች ፍላጎት እየጨመረ በመምጣቱ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች እንደ ባንድጋፕ ስፋት፣ ብልሽት የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ፣ የኤሌክትሮን ሙሌት መጠን እና የሙቀት መጠንን የመሳሰሉ ቁልፍ መለኪያዎች የበለጠ ጥብቅ መስፈርቶች ቀርበዋል። በዚህ ሁኔታ ሰፊ ባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች የሚወክሉትሲሊከን ካርበይድ(ሲሲ) የከፍተኛ ሃይል ጥግግት አፕሊኬሽኖች እንደ ተወዳጅ ሆነው ብቅ አሉ።

እንደ ውሁድ ሴሚኮንዳክተር፣ሲሊከን ካርበይድበተፈጥሮ ውስጥ እጅግ በጣም አልፎ አልፎ ነው እና በማዕድን moissanite መልክ ይታያል. በአሁኑ ጊዜ በዓለም ላይ የሚሸጡት ሁሉም ማለት ይቻላል ሲሊከን ካርቦይድ በሰው ሰራሽ መንገድ የተዋሃዱ ናቸው። የሲሊኮን ካርቦይድ ከፍተኛ ጥንካሬ, ከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ, ጥሩ የሙቀት መረጋጋት እና ከፍተኛ ወሳኝ የኤሌክትሪክ መስክ ጥቅሞች አሉት. ከፍተኛ-ቮልቴጅ እና ከፍተኛ ኃይል ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን ለመሥራት ተስማሚ ቁሳቁስ ነው.

ስለዚህ የሲሊኮን ካርቦይድ ሃይል ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች እንዴት ይመረታሉ?

በሲሊኮን ካርቦይድ መሳሪያ የማምረት ሂደት እና በባህላዊው ሲሊኮን ላይ የተመሰረተ የማምረት ሂደት መካከል ያለው ልዩነት ምንድን ነው? ከዚህ እትም ጀምሮ፣ “ስለ ነገሮችየሲሊኮን ካርቦይድ መሳሪያማኑፋክቸሪንግ” ሚስጥሮችን አንድ በአንድ ያሳያል።

I

የሲሊኮን ካርቦይድ መሳሪያ ማምረቻ ሂደት ፍሰት

የሲሊኮን ካርቦዳይድ መሳሪያዎችን የማምረት ሂደት በአጠቃላይ በሲሊኮን ላይ ከተመሰረቱ መሳሪያዎች ጋር ተመሳሳይ ነው, በተለይም የፎቶሊቶግራፊ, የጽዳት, የዶፒንግ, ኢቲንግ, የፊልም አፈጣጠር, ቀጭን እና ሌሎች ሂደቶችን ያካትታል. ብዙ የኃይል መሣሪያ አምራቾች በሲሊኮን ላይ የተመሰረተ የማምረት ሂደትን መሰረት በማድረግ የምርት መስመሮቻቸውን በማሻሻል የሲሊኮን ካርቦይድ መሳሪያዎችን የማምረት ፍላጎቶችን ማሟላት ይችላሉ. ይሁን እንጂ የሲሊኮን ካርቦይድ ቁሳቁሶች ልዩ ባህሪያት በመሣሪያው ማምረቻ ውስጥ ያሉ አንዳንድ ሂደቶች የሲሊኮን ካርቦይድ መሳሪያዎች ከፍተኛ ቮልቴጅ እና ከፍተኛ የአሁኑን መቋቋም እንዲችሉ ልዩ ልማት በልዩ መሳሪያዎች ላይ መታመን እንዳለባቸው ይወስናሉ.

II

የሲሊኮን ካርቦይድ ልዩ ሂደት ሞጁሎች መግቢያ

የሲሊኮን ካርቦዳይድ ልዩ ሂደት ሞጁሎች በዋነኝነት የሚሸፍኑት መርፌ ዶፒንግ ፣ የበር መዋቅር ምስረታ ፣ የሞርፎሎጂ ማሳከክ ፣ ሜታላይዜሽን እና ቀጭን ሂደቶችን ነው።

(1) መርፌ ዶፒንግ፡- በሲሊኮን ካርቦዳይድ ውስጥ ባለው ከፍተኛ የካርቦን-ሲሊኮን ቦንድ ሃይል ምክንያት የንፁህ አተሞች በሲሊኮን ካርቦይድ ውስጥ ለመሰራጨት አስቸጋሪ ናቸው። የሲሊኮን ካርቦይድ መሳሪያዎችን በሚዘጋጅበት ጊዜ የፒኤን መገናኛዎች (doping) ሊደረስ የሚችለው በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ion በመትከል ብቻ ነው.
ዶፒንግ አብዛኛውን ጊዜ እንደ ቦሮን እና ፎስፎረስ ባሉ ንጽህና የሌላቸው ions ሲሆን የዶፒንግ ጥልቀት ብዙውን ጊዜ 0.1μm~3μm ነው። ከፍተኛ-ኢነርጂ ion መትከል የሲሊኮን ካርቦይድ ቁሳቁስ በራሱ የጭረት መዋቅርን ያጠፋል. በ ion መትከያ ምክንያት የሚፈጠረውን የላቲስ ጉዳት ለመጠገን እና በንጣፉ ላይ ያለውን የመረበሽ ውጤት ለመቆጣጠር ከፍተኛ ሙቀት መጨመር ያስፈልጋል. ዋናዎቹ ሂደቶች ከፍተኛ የሙቀት መጠን ion መትከል እና ከፍተኛ ሙቀት መጨመር ናቸው.

ምስል 1 የ ion ተከላ እና ከፍተኛ የሙቀት-አማቂ ውጤቶች ንድፍ ንድፍ

(2) የበር መዋቅር ምስረታ፡ የሲሲ/ሲኦ2 በይነገጽ ጥራት በ MOSFET የሰርጥ ፍልሰት እና የበር አስተማማኝነት ላይ ትልቅ ተጽእኖ አለው። ከፍተኛ ጥራት ያለው የ SiC/SiO2 በይነገጽ እና ከፍተኛ ጥራት ያለው የአፈፃፀም መስፈርቶችን ለማሟላት በሲሲ/ሲኦ2 በይነገጽ በልዩ አቶሞች (እንደ ናይትሮጂን አተሞች ያሉ) ላይ የሚንጠለጠሉ ቦንዶችን ለማካካስ የተወሰኑ የበር ኦክሳይድ እና የድህረ-ኦክሳይድ አነቃቂ ሂደቶችን ማዘጋጀት አስፈላጊ ነው። የመሳሪያዎች ፍልሰት. ዋናዎቹ ሂደቶች የጌት ኦክሳይድ ከፍተኛ ሙቀት ኦክሳይድ፣ LPCVD እና PECVD ናቸው።

ምስል 2 የተለመደው የኦክሳይድ ፊልም አቀማመጥ እና ከፍተኛ ሙቀት ያለው ኦክሳይድ ንድፍ ንድፍ

(3) ሞርፎሎጂ ኢቲንግ፡- የሲሊኮን ካርቦይድ ቁሶች በኬሚካላዊ መሟሟት ውስጥ የማይሰሩ ናቸው፣ እና ትክክለኛ የሞርፎሎጂ ቁጥጥር ሊደረስ የሚችለው በደረቁ የማስመሰል ዘዴዎች ብቻ ነው። የጭንብል ቁሳቁሶች፣የጭንብል ቀረጻ ምርጫ፣የተደባለቀ ጋዝ፣የጎን ግድግዳ መቆጣጠሪያ፣የማስተካከያ መጠን፣የጎን ግድግዳ ሸካራነት፣ወዘተ በሲሊኮን ካርቦዳይድ ቁሶች ባህሪ መሰረት ማዘጋጀት ያስፈልጋል። ዋናዎቹ ሂደቶች ቀጭን የፊልም ማስቀመጫ, የፎቶሊቶግራፊ, የዲኤሌክትሪክ ፊልም ዝገት እና ደረቅ የማሳከክ ሂደቶች ናቸው.

ምስል 3 የሲሊኮን ካርቦይድ የማሳመር ሂደት ንድፍ ንድፍ

(4) ሜታልላይዜሽን፡ የመሳሪያው ምንጭ ኤሌክትሮል ከሲሊኮን ካርቦይድ ጋር ጥሩ ዝቅተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው ኦሚክ ግንኙነት ለመፍጠር ብረት ይፈልጋል። ይህ የብረት ማጠራቀሚያ ሂደትን መቆጣጠር እና የብረት-ሴሚኮንዳክተር ግንኙነትን የበይነገጽ ሁኔታ መቆጣጠርን ብቻ ሳይሆን የሾትኪን ማገጃ ቁመትን ለመቀነስ እና የብረት-ሲሊኮን ካርቦይድ ኦሚክ ግንኙነትን ለማግኘት ከፍተኛ ሙቀት መጨመርን ይጠይቃል. ዋናዎቹ ሂደቶች የብረት ማግኔትሮን መትፋት፣ የኤሌክትሮን ጨረር መትነን እና ፈጣን የሙቀት መጨመር ናቸው።

ምስል 4 የማግኔትሮን ስፒተር መርሆ እና ሜታላይዜሽን ውጤት ንድፍ ንድፍ

(5) የማቅለጫ ሂደት፡- የሲሊኮን ካርቦይድ ቁሳቁስ ከፍተኛ ጥንካሬ፣ ከፍተኛ ስብራት እና ዝቅተኛ ስብራት ጥንካሬ ባህሪያት አሉት። የመፍጨት ሂደቱ የቁሱ ስብራት እንዲሰበር ለማድረግ የተጋለጠ ነው፣ ይህም በ wafer ወለል እና በንዑስ ወለል ላይ ጉዳት ያስከትላል። የሲሊኮን ካርቦይድ መሳሪያዎችን የማምረት ፍላጎቶችን ለማሟላት አዲስ የመፍጨት ሂደቶችን ማዘጋጀት ያስፈልጋል. ዋናዎቹ ሂደቶች የመፍጨት ዲስኮች ቀጭን፣ የፊልም መለጠፍ እና ልጣጭ ወዘተ ናቸው።

ምስል 5 የዋፈር መፍጨት/የቀጭን መርህ ንድፍ ንድፍ