Fel y gwyddom, yn y maes lled-ddargludyddion, silicon grisial sengl (Si) yw'r deunydd sylfaenol lled-ddargludyddion cyfaint mwyaf a ddefnyddir yn fwyaf eang yn y byd. Ar hyn o bryd, mae mwy na 90% o gynhyrchion lled-ddargludyddion yn cael eu cynhyrchu gan ddefnyddio deunyddiau sy'n seiliedig ar silicon. Gyda'r galw cynyddol am ddyfeisiadau pŵer uchel a foltedd uchel yn y maes ynni modern, mae gofynion llymach wedi'u cyflwyno ar gyfer paramedrau allweddol deunyddiau lled-ddargludyddion megis lled bandgap, cryfder maes trydan dadansoddiad, cyfradd dirlawnder electronau, a dargludedd thermol. O dan yr amgylchiad hwn, deunyddiau lled-ddargludyddion bandgap eang a gynrychiolir gansilicon carbid(SiC) wedi dod i'r amlwg fel darling ceisiadau dwysedd pŵer uchel.
Fel lled-ddargludydd cyfansawdd,silicon carbidyn hynod o brin ei natur ac yn ymddangos ar ffurf y moissanite mwynol. Ar hyn o bryd, mae bron pob carbid silicon a werthir yn y byd yn cael ei syntheseiddio'n artiffisial. Mae gan silicon carbid fanteision caledwch uchel, dargludedd thermol uchel, sefydlogrwydd thermol da, a maes trydan dadansoddiad beirniadol uchel. Mae'n ddeunydd delfrydol ar gyfer gwneud dyfeisiau lled-ddargludyddion foltedd uchel a phwer uchel.
Felly, sut mae dyfeisiau lled-ddargludyddion pŵer carbid silicon yn cael eu cynhyrchu?
Beth yw'r gwahaniaeth rhwng y broses weithgynhyrchu dyfeisiau carbid silicon a'r broses weithgynhyrchu traddodiadol sy'n seiliedig ar silicon? Gan ddechrau o’r rhifyn hwn, “Pethau amDyfais Silicon CarbideBydd gweithgynhyrchu” yn datgelu'r cyfrinachau fesul un.
I
Llif proses gweithgynhyrchu dyfeisiau carbid silicon
Yn gyffredinol, mae proses weithgynhyrchu dyfeisiau carbid silicon yn debyg i'r un o ddyfeisiau sy'n seiliedig ar silicon, yn bennaf gan gynnwys ffotolithograffeg, glanhau, dopio, ysgythru, ffurfio ffilm, teneuo a phrosesau eraill. Gall llawer o weithgynhyrchwyr dyfeisiau pŵer ddiwallu anghenion gweithgynhyrchu dyfeisiau carbid silicon trwy uwchraddio eu llinellau cynhyrchu yn seiliedig ar y broses weithgynhyrchu sy'n seiliedig ar silicon. Fodd bynnag, mae priodweddau arbennig deunyddiau carbid silicon yn pennu bod angen i rai prosesau yn ei weithgynhyrchu dyfeisiau ddibynnu ar offer penodol ar gyfer datblygiad arbennig i alluogi dyfeisiau carbid silicon i wrthsefyll foltedd uchel a cherrynt uchel.
II
Cyflwyniad i fodiwlau proses arbennig carbid silicon
Mae'r modiwlau proses arbennig carbid silicon yn bennaf yn cwmpasu dopio chwistrellu, ffurfio strwythur giât, ysgythru morffoleg, meteleiddio a phrosesau teneuo.
(1) Dopio chwistrellu: Oherwydd yr egni bond carbon-silicon uchel mewn carbid silicon, mae'n anodd gwasgaru atomau amhuredd mewn carbid silicon. Wrth baratoi dyfeisiau carbid silicon, dim ond trwy fewnblannu ïon ar dymheredd uchel y gellir cyflawni dopio cyffyrdd PN.
Mae dopio fel arfer yn cael ei wneud gydag ïonau amhuredd fel boron a ffosfforws, ac mae'r dyfnder dopio fel arfer yn 0.1μm ~ 3μm. Bydd mewnblannu ïon ynni uchel yn dinistrio strwythur dellt y deunydd carbid silicon ei hun. Mae angen anelio tymheredd uchel i atgyweirio'r difrod dellt a achosir gan fewnblannu ïon a rheoli effaith anelio ar garwedd arwyneb. Y prosesau craidd yw mewnblannu ïon tymheredd uchel ac anelio tymheredd uchel.
Ffigur 1 Diagram sgematig o fewnblannu ïon ac effeithiau anelio tymheredd uchel
(2) Ffurfio strwythur giât: Mae ansawdd rhyngwyneb SiC / SiO2 yn dylanwadu'n fawr ar ymfudiad sianel a dibynadwyedd giât MOSFET. Mae angen datblygu prosesau anelio giât ocsid ac ôl-ocsidiad penodol i wneud iawn am y bondiau hongian yn y rhyngwyneb SiC / SiO2 ag atomau arbennig (fel atomau nitrogen) i gwrdd â gofynion perfformiad rhyngwyneb SiC / SiO2 o ansawdd uchel ac uchel mudo dyfeisiau. Y prosesau craidd yw porth ocsid ocsidiad tymheredd uchel, LPCVD, a PECVD.
Ffigur 2 Diagram sgematig o ddyddodiad ffilm ocsid cyffredin ac ocsidiad tymheredd uchel
(3) Morffoleg ysgythru: Mae deunyddiau silicon carbid yn anadweithiol mewn toddyddion cemegol, a dim ond trwy ddulliau ysgythru sych y gellir cyflawni rheolaeth morffoleg fanwl gywir; Mae angen datblygu deunyddiau mwgwd, detholiad ysgythru mwgwd, nwy cymysg, rheolaeth wal ochr, cyfradd ysgythru, garwedd wal ochr, ac ati yn unol â nodweddion deunyddiau silicon carbid. Y prosesau craidd yw dyddodiad ffilm tenau, ffotolithograffeg, cyrydiad ffilm dielectrig, a phrosesau ysgythru sych.
Ffigur 3 Diagram sgematig o broses ysgythru carbid silicon
(4) Metallization: Mae electrod ffynhonnell y ddyfais yn gofyn am fetel i ffurfio cyswllt ohmig gwrthiant isel da â charbid silicon. Mae hyn nid yn unig yn gofyn am reoleiddio'r broses dyddodi metel a rheoli cyflwr rhyngwyneb y cyswllt metel-lled-ddargludyddion, ond mae hefyd yn gofyn am anelio tymheredd uchel i leihau uchder rhwystr Schottky a chyflawni cyswllt ohmig carbid metel-silicon. Y prosesau craidd yw sputtering magnetron metel, anweddiad trawst electron, ac anelio thermol cyflym.
Ffigur 4 Diagram sgematig o egwyddor sputtering magnetron ac effaith metallization
(5) Proses deneuo: Mae gan ddeunydd silicon carbid nodweddion caledwch uchel, brittleness uchel a chaledwch torri asgwrn isel. Mae ei broses malu yn dueddol o achosi toriad brau yn y deunydd, gan achosi difrod i'r wyneb wafer a'r is-wyneb. Mae angen datblygu prosesau malu newydd i ddiwallu anghenion gweithgynhyrchu dyfeisiau carbid silicon. Y prosesau craidd yw teneuo disgiau malu, glynu a phlicio ffilm, ac ati.
Ffigur 5 Diagram sgematig o egwyddor malu/teneuo afrlladen
Amser postio: Hydref-22-2024