Dakigunez, erdieroaleen arloan, kristal bakarreko silizioa (Si) da munduan gehien erabiltzen eta bolumen handieneko oinarrizko material erdieroalea. Gaur egun, produktu erdieroaleen % 90 baino gehiago silizioan oinarritutako materialak erabiliz fabrikatzen dira. Energia-eremu modernoan potentzia handiko eta tentsio handiko gailuen eskaera gero eta handiagoa dela eta, baldintza zorrotzagoak aurkeztu dira material erdieroaleen funtsezko parametroetarako, hala nola banda-zabalera, matxura-eremu elektrikoaren indarra, elektroien saturazio-tasa eta eroankortasun termikoa. Egoera honetan, banda zabaleko material erdieroaleak irudikatzen dirasilizio karburoa(SiC) potentzia handiko dentsitate aplikazioen kutun gisa agertu dira.
Erdieroale konposatu gisa,silizio karburoanaturan oso arraroa da eta moissanite mineral moduan agertzen da. Gaur egun, munduan saltzen den ia silizio-karburo guztia artifizialki sintetizatzen da. Silizio karburoak gogortasun handia, eroankortasun termiko handia, egonkortasun termiko ona eta matxura kritiko handiko eremu elektrikoaren abantailak ditu. Material aproposa da tentsio handiko eta potentzia handiko erdieroaleen gailuak egiteko.
Beraz, nola fabrikatzen dira silizio karburoko potentzia erdieroaleen gailuak?
Zein da silizio karburoko gailuen fabrikazio-prozesuaren eta silizioan oinarritutako fabrikazio-prozesu tradizionalaren artean? Ale honetatik abiatuta, “GauzakSilizio-karburozko gailuaManufacturing”-ek sekretuak banan-banan agerian utziko ditu.
I
Silizio karburoko gailuen fabrikazio prozesu-fluxua
Silizio-karburoko gailuen fabrikazio-prozesua silizioan oinarritutako gailuen antzekoa da, batez ere fotolitografia, garbiketa, dopatzea, akuafortea, filmaren eraketa, mehetzea eta beste prozesu batzuk barne. Potentzia-gailuen fabrikatzaile askok silizio-karburoko gailuen fabrikazio beharrak ase ditzakete silizioan oinarritutako fabrikazio-prozesuan oinarritutako produkzio-lerroak berrituz. Hala ere, silizio karburozko materialen propietate bereziek zehazten dute bere gailuen fabrikazioko prozesu batzuek garapen berezirako ekipamendu espezifikoetan oinarritu behar dutela, silizio karburozko gailuek tentsio altua eta korronte handia jasateko.
II
Silizio-karburoaren prozesu bereziko moduluen sarrera
Silizio karburoko prozesu bereziko moduluek injekzio-dopaketa, ate-egituraren osaketa, morfologia-grabatzea, metalizazioa eta mehetze-prozesuak estaltzen dituzte batez ere.
(1) Injekzio-dopina: silizio-karburoaren karbono-siliziozko lotura-energia handia dela eta, ezpurutasun-atomoak zailak dira silizio-karburoan hedatzen. Silizio-karburozko gailuak prestatzerakoan, PN junturak dopatzea tenperatura altuan ioiak ezartzearen bidez bakarrik lor daiteke.
Dopina normalean boroa eta fosforoa bezalako ezpurutasun ioiekin egiten da, eta dopinaren sakonera 0,1μm~3μm izan ohi da. Energia handiko ioien ezarpenak silizio karburoaren materialaren sare-egitura suntsituko du. Tenperatura altuko errekostea beharrezkoa da ioiak ezartzeak eragindako sarearen kaltea konpontzeko eta errekuzitzearen eragina gainazaleko zimurtasunean kontrolatzeko. Oinarrizko prozesuak tenperatura altuko ioien inplantazioa eta tenperatura altuko errekostea dira.
1. Irudia Ioien inplantazioaren eta tenperatura altuko errekozitzearen efektuen diagrama eskematikoa
(2) Atearen egituraren eraketa: SiC/SiO2 interfazearen kalitateak eragin handia du MOSFETen kanalen migrazioan eta atearen fidagarritasunean. Beharrezkoa da ate oxidoaren eta oxidazio osteko erretilu prozesu espezifikoak garatzea SiC/SiO2 interfazean zintzilik dauden loturak atomo bereziekin (adibidez, nitrogeno atomoekin) konpentsatzeko, kalitate handiko SiC/SiO2 interfazearen errendimendu-eskakizunak betetzeko. gailuen migrazioa. Oinarrizko prozesuak ate oxidoaren tenperatura altuko oxidazioa, LPCVD eta PECVD dira.
2. Irudia Oxido-film arruntaren metaketa eta tenperatura altuko oxidazioaren diagrama eskematikoa
(3) Morfologia grabatua: Silizio karburoko materialak geldoak dira disolbatzaile kimikoetan, eta morfologiaren kontrol zehatza grabaketa lehorreko metodoen bidez soilik lor daiteke; maskararen materialak, maskararen grabaketa hautaketa, gas mistoa, alboko hormaren kontrola, grabazio-tasa, alboko hormaren zimurtasuna, etab. silizio karburoko materialen ezaugarrien arabera garatu behar dira. Oinarrizko prozesuak film meheen deposizioa, fotolitografia, film dielektrikoaren korrosioa eta grabatze lehorreko prozesuak dira.
3. Irudia Silizio-karburoaren grabaketa-prozesuaren diagrama eskematikoa
(4) Metalizazioa: gailuaren iturri-elektrodoak metala behar du erresistentzia baxuko kontaktu ohmiko ona osatzeko siliziozko karburoarekin. Honek metalaren deposizio-prozesua erregulatzeaz gain, metal-erdieroalearen kontaktuaren interfaze-egoera kontrolatzeaz gain, tenperatura altuko erretilua ere eskatzen du Schottky hesiaren altuera murrizteko eta metal-siliziozko karburozko kontaktu ohmikoa lortzeko. Oinarrizko prozesuak metal-magnetron sputtering, elektroi-izpiaren lurrunketa eta annealing termiko azkarra dira.
4. Irudia Magnetron sputtering-printzipioaren eta metalizazio-efektuaren diagrama eskematikoa
(5) Mehetze prozesua: siliziozko karburoaren materialak gogortasun handiko, hauskortasun handiko eta haustura-gogotasun baxuko ezaugarriak ditu. Bere artezketa-prozesuak materialaren haustura hauskorra eragin ohi du, oblearen gainazalean eta gainazalean kalteak eraginez. Artezketa-prozesu berriak garatu behar dira silizio karburoko gailuen fabrikazio-beharrei erantzuteko. Oinarrizko prozesuak ehotzeko diskoen mehetzea, filma itsastea eta zuritzea, etab.
5. Irudia Obleen artezketa/mehetze printzipioaren eskema eskematikoa
Argitalpenaren ordua: 2024-10-22