අප දන්නා පරිදි, අර්ධ සන්නායක ක්ෂේත්රය තුළ, තනි ස්ඵටික සිලිකන් (Si) යනු ලෝකයේ වඩාත්ම බහුලව භාවිතා වන සහ විශාලතම පරිමා අර්ධ සන්නායක මූලික ද්රව්යය වේ. දැනට අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනවලින් 90% කට වඩා නිෂ්පාදනය කරනු ලබන්නේ සිලිකන් මත පදනම් වූ ද්රව්ය භාවිතා කරමිනි. නවීන බලශක්ති ක්ෂේත්රය තුළ අධි බල සහ අධි-වෝල්ටීයතා උපාංග සඳහා වැඩිවන ඉල්ලුමත් සමඟ, අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යවල ප්‍රධාන පරාමිතීන් වන කලාප ගැප් පළල, බිඳවැටීමේ විද්යුත් ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය, ඉලෙක්ට්‍රෝන සන්තෘප්තියේ වේගය සහ තාප සන්නායකතාවය සඳහා වඩාත් දැඩි අවශ්‍යතා ඉදිරිපත් කර ඇත. මෙම තත්ත්වය යටතේ පුළුල් කලාප ගැප් අර්ධ සන්නායක ද්රව්ය නියෝජනය වේසිලිකන් කාබයිඩ්(SiC) අධි බල ඝණත්ව යෙදුම්වල ආදරණීයයා ලෙස මතු වී ඇත.
සංයෝග අර්ධ සන්නායකයක් ලෙස,සිලිකන් කාබයිඩ්ස්වභාවයෙන්ම අතිශයින් දුර්ලභ වන අතර ඛනිජ මොයිසානයිට් ආකාරයෙන් පෙනේ. දැනට ලෝකයේ අලෙවි වන සිලිකන් කාබයිඩ් සියල්ලම පාහේ කෘතිමව සංස්ලේෂණය කර ඇත. සිලිකන් කාබයිඩ් ඉහළ දෘඪතාව, ඉහළ තාප සන්නායකතාව, හොඳ තාප ස්ථායීතාවය සහ ඉහළ විවේචනාත්මක බිඳවැටීම් විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ වාසි ඇත. අධි වෝල්ටීයතා සහ අධි බලැති අර්ධ සන්නායක උපාංග සෑදීම සඳහා එය කදිම ද්රව්යයකි.
ඉතින්, සිලිකන් කාබයිඩ් බලශක්ති අර්ධ සන්නායක උපාංග නිෂ්පාදනය කරන්නේ කෙසේද?
සිලිකන් කාබයිඩ් උපාංග නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය සහ සම්ප්‍රදායික සිලිකන් පාදක නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය අතර වෙනස කුමක්ද? මෙම ගැටලුවෙන් පටන් ගෙන, “දේවල් ගැනසිලිකන් කාබයිඩ් උපාංගයනිෂ්පාදනය” රහස් එකින් එක හෙළි කරයි.
I
සිලිකන් කාබයිඩ් උපාංග නිෂ්පාදනයේ ක්රියාවලිය ප්රවාහය
සිලිකන් කාබයිඩ් උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීමේ ක්රියාවලිය සාමාන්‍යයෙන් සිලිකන් පාදක උපාංගවලට සමාන වේ, ප්‍රධාන වශයෙන් ඡායාරූප ශිලා ලේඛන, පිරිසිදු කිරීම, මාත්‍රණය, කැටයම් කිරීම, චිත්‍රපට සෑදීම, තුනී කිරීම සහ වෙනත් ක්‍රියාවලීන් ඇතුළත් වේ. බොහෝ බල උපාංග නිෂ්පාදකයින්ට සිලිකන් මත පදනම් වූ නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය මත පදනම්ව ඔවුන්ගේ නිෂ්පාදන මාර්ග වැඩිදියුණු කිරීමෙන් සිලිකන් කාබයිඩ් උපාංගවල නිෂ්පාදන අවශ්‍යතා සපුරාලිය හැකිය. කෙසේ වෙතත්, සිලිකන් කාබයිඩ් ද්‍රව්‍යවල විශේෂ ගුණාංග තීරණය කරන්නේ එහි උපාංග නිෂ්පාදනයේ සමහර ක්‍රියාවලීන්ට අධි වෝල්ටීයතාවයට සහ ඉහළ ධාරාවකට ඔරොත්තු දීම සඳහා සිලිකන් කාබයිඩ් උපාංගවලට විශේෂ සංවර්ධනයක් සඳහා විශේෂිත උපකරණ මත විශ්වාසය තැබිය යුතු බවයි.
II
සිලිකන් කාබයිඩ් විශේෂ ක්‍රියාවලි මොඩියුල හඳුන්වාදීම
සිලිකන් කාබයිඩ් විශේෂ ක්‍රියාවලි මොඩියුල ප්‍රධාන වශයෙන් එන්නත් මාත්‍රණය, ගේට්ටු ව්‍යුහය සෑදීම, රූප විද්‍යාව කැටයම් කිරීම, ලෝහකරණය සහ තුනී කිරීමේ ක්‍රියාවලීන් ආවරණය කරයි.
(1) එන්නත් මාත්‍රණය: සිලිකන් කාබයිඩ්වල ඇති අධික කාබන්-සිලිකන් බන්ධන ශක්තිය නිසා, අපිරිසිදු පරමාණු සිලිකන් කාබයිඩ් තුළ විසරණය වීම අපහසු වේ. සිලිකන් කාබයිඩ් උපාංග සකස් කිරීමේදී, PN හන්දිවල මාත්‍රණය සාක්ෂාත් කරගත හැක්කේ ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී අයන තැන්පත් කිරීමෙන් පමණි.
මාත්‍රණය සාමාන්‍යයෙන් සිදු කරනු ලබන්නේ බෝරෝන් සහ පොස්පරස් වැනි අපිරිසිදු අයන සමඟ වන අතර මාත්‍රණ ගැඹුර සාමාන්‍යයෙන් 0.1μm~3μm වේ. අධි ශක්ති අයන තැන්පත් කිරීම සිලිකන් කාබයිඩ් ද්‍රව්‍යයේ දැලිස් ව්‍යුහය විනාශ කරයි. අයන තැන්පත් කිරීම නිසා ඇති වන දැලිස් හානිය අලුත්වැඩියා කිරීමට සහ මතුපිට රළුබව මත ඇනීල් කිරීමේ බලපෑම පාලනය කිරීමට අධි-උෂ්ණත්ව ඇනීල් කිරීම අවශ්‍ය වේ. මූලික ක්‍රියාවලීන් වන්නේ අධි-උෂ්ණත්ව අයන තැන්පත් කිරීම සහ අධි-උෂ්ණත්ව ඇනීමයි.
රූප සටහන 1 අයන තැන්පත් කිරීමේ ක්‍රමානුරූප රූප සටහන සහ අධි-උෂ්ණත්ව නිර්වින්දන බලපෑම්
(2) ද්වාර ව්‍යුහය ගොඩනැගීම: SiC/SiO2 අතුරුමුහුණතේ ගුණාත්මකභාවය MOSFET හි නාලිකා සංක්රමණය සහ ගේට්ටු විශ්වසනීයත්වය කෙරෙහි විශාල බලපෑමක් ඇති කරයි. උසස් තත්ත්වයේ SiC/SiO2 අතුරුමුහුණත සහ ඉහළ කාර්ය සාධන අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා විශේෂ පරමාණු (නයිට්‍රජන් පරමාණු වැනි) සමඟ SiC/SiO2 අතුරුමුහුණතෙහි එල්ලෙන බන්ධනවලට වන්දි ගෙවීම සඳහා නිශ්චිත ද්වාර ඔක්සයිඩ් සහ පශ්චාත්-ඔක්සිකරණ ඇනීලිං ක්‍රියාවලීන් සංවර්ධනය කිරීම අවශ්‍ය වේ. උපාංග සංක්රමණය. මූලික ක්‍රියාවලීන් වන්නේ ගේට් ඔක්සයිඩ් අධි-උෂ්ණත්ව ඔක්සිකරණය, LPCVD සහ PECVD ය.
රූප සටහන 2 සාමාන්‍ය ඔක්සයිඩ් පටල තැන්පත් වීම සහ අධි-උෂ්ණත්ව ඔක්සිකරණය පිළිබඳ ක්‍රමානුරූප රූප සටහන
(3) රූප විද්‍යාව කැටයම් කිරීම: රසායනික ද්‍රාවකවල සිලිකන් කාබයිඩ් ද්රව්ය නිෂ්ක්‍රීය වන අතර, නිශ්චිත රූප විද්‍යාත්මක පාලනයක් ලබා ගත හැක්කේ වියළි කැටයම් ක්‍රම මගින් පමණි; සිලිකන් කාබයිඩ් ද්‍රව්‍යවල ලක්ෂණ අනුව වෙස්මුහුණු ද්රව්ය, මාස්ක් කැටයම් තේරීම, මිශ්‍ර වායුව, පැති බැම්ම පාලනය, කැටයම් අනුපාතය, පැති බැම්ම රළුබව යනාදිය සංවර්ධනය කළ යුතුය. මූලික ක්‍රියාවලීන් වන්නේ තුනී පටල තැන්පත් වීම, ප්‍රභාශිලාකරණය, පාර විද්යුත් පටල විඛාදනය සහ වියළි කැටයම් ක්‍රියාවලි වේ.
රූප සටහන 3 සිලිකන් කාබයිඩ් කැටයම් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ ක්‍රමානුකූල රූප සටහන
(4) ලෝහකරණය: උපාංගයේ ප්‍රභව ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට සිලිකන් කාබයිඩ් සමඟ හොඳ අඩු ප්‍රතිරෝධක ඕමික් ස්පර්ශයක් සෑදීමට ලෝහ අවශ්‍ය වේ. මේ සඳහා ලෝහ තැන්පත් කිරීමේ ක්රියාවලිය නියාමනය කිරීම සහ ලෝහ-අර්ධ සන්නායක ස්පර්ශයේ අතුරු මුහුණත පාලනය කිරීම පමණක් නොව, Schottky බාධක උස අඩු කිරීමට සහ ලෝහ-සිලිකන් කාබයිඩ් ohmic ස්පර්ශය ලබා ගැනීම සඳහා ඉහළ-උෂ්ණත්ව ඇනීල් කිරීම අවශ්‍ය වේ. මූලික ක්‍රියාවලීන් වන්නේ ලෝහ මැග්නට්‍රෝන ඉසීම, ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භ වාෂ්පීකරණය සහ වේගවත් තාප ඇනීම ය.
රූප සටහන 4 මැග්නට්‍රෝන ස්පුටරින් මූලධර්මය සහ ලෝහකරණ ආචරණය පිළිබඳ ක්‍රමානුකූල රූප සටහන
(5) තුනී කිරීමේ ක්රියාවලිය: සිලිකන් කාබයිඩ් ද්‍රව්‍යවල ඉහළ දෘඪතාව, ඉහළ බිඳෙනසුලු බව සහ අඩු අස්ථි බිඳීමේ තද බව යන ලක්ෂණ ඇත. එහි ඇඹරුම් ක්රියාවලිය ද්‍රව්‍යයේ බිඳෙනසුලු අස්ථි බිඳීමක් ඇති කිරීමට ඉඩ ඇති අතර එමඟින් වේෆර් මතුපිටට සහ උප මතුපිටට හානි සිදු වේ. සිලිකන් කාබයිඩ් උපාංගවල නිෂ්පාදන අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා නව ඇඹරුම් ක්‍රියාවලීන් වර්ධනය කළ යුතුය. මූලික ක්‍රියාවලීන් වන්නේ ඇඹරුම් තැටි තුනී කිරීම, පටල ඇලවීම සහ පීල් කිරීම යනාදියයි.
රූප සටහන 5 වේෆර් ඇඹරුම් / තුනී කිරීමේ මූලධර්මයේ ක්‍රමානුකූල රූප සටහන
පසු කාලය: ඔක්තෝබර්-22-2024