Kaya sing kita ngerteni, ing lapangan semikonduktor, silikon kristal tunggal (Si) minangka bahan dhasar semikonduktor sing paling akeh digunakake lan paling gedhe ing donya. Saiki, luwih saka 90% produk semikonduktor diprodhuksi nggunakake bahan basis silikon. Kanthi panjaluk sing saya tambah akeh kanggo piranti berdaya dhuwur lan voltase dhuwur ing lapangan energi modern, syarat sing luwih ketat wis diterusake kanggo paramèter utama bahan semikonduktor kayata jembaré bandgap, kekuwatan medan listrik rusak, tingkat jenuh elektron, lan konduktivitas termal. Ing kahanan iki, amba bandgap bahan semikonduktor dituduhake deningsilikon karbida(SiC) wis muncul minangka aplikasi kapadhetan daya dhuwur.
Minangka semikonduktor senyawa,silikon karbidaarang banget ing alam lan katon ing wangun moissanite mineral. Saiki, meh kabeh silikon karbida sing didol ing donya disintesis sacara artifisial. Silicon carbide nduweni kaluwihan saka atose dhuwur, konduktivitas termal dhuwur, stabilitas termal apik, lan kolom listrik risak kritis dhuwur. Iki minangka bahan sing cocog kanggo nggawe piranti semikonduktor voltase dhuwur lan daya dhuwur.
Dadi, kepiye piranti semikonduktor tenaga silikon karbida diprodhuksi?
Apa bedane proses manufaktur piranti silikon karbida lan proses manufaktur adhedhasar silikon tradisional? Miwiti saka masalah iki, "Iku babPiranti Silicon CarbideManufaktur” bakal mbukak rahasia siji-siji.
I
Aliran proses manufaktur piranti silikon karbida
Proses manufaktur piranti silikon karbida umume padha karo piranti adhedhasar silikon, utamane kalebu fotolitografi, reresik, doping, etsa, pembentukan film, penipisan lan proses liyane. Akeh produsen piranti listrik bisa nyukupi kabutuhan manufaktur piranti karbida silikon kanthi nganyarke jalur produksi adhedhasar proses manufaktur adhedhasar silikon. Nanging, sifat khusus saka bahan silikon karbida nemtokake manawa sawetara proses ing manufaktur piranti kasebut kudu ngandelake peralatan khusus kanggo pangembangan khusus supaya piranti silikon karbida tahan voltase dhuwur lan arus dhuwur.
II
Pambuka kanggo modul proses khusus silikon karbida
Modul proses khusus silikon karbida utamane nutupi doping injeksi, pembentukan struktur gerbang, etsa morfologi, metalisasi, lan proses tipis.
(1) Doping injeksi: Amarga energi ikatan karbon-silikon sing dhuwur ing silikon karbida, atom impurity angel disebarake ing silikon karbida. Nalika nyiapake piranti silikon karbida, doping persimpangan PN mung bisa digayuh kanthi implantasi ion ing suhu dhuwur.
Doping biasane rampung karo ion impurity kayata boron lan fosfor, lan ambane doping biasane 0.1μm ~ 3μm. Implantasi ion energi dhuwur bakal ngrusak struktur kisi bahan karbida silikon kasebut. Anil suhu dhuwur dibutuhake kanggo ndandani karusakan kisi sing disebabake dening implantasi ion lan ngontrol efek anil ing kekasaran permukaan. Proses inti yaiku implantasi ion suhu dhuwur lan annealing suhu dhuwur.
Gambar 1 Diagram skematis implantasi ion lan efek anil suhu dhuwur
(2) Pembentukan struktur gerbang: Kualitas antarmuka SiC / SiO2 nduweni pengaruh gedhe ing migrasi saluran lan keandalan gerbang MOSFET. Perlu kanggo ngembangake proses anil gerbang oksida lan pasca oksidasi khusus kanggo ngimbangi ikatan dangling ing antarmuka SiC / SiO2 kanthi atom khusus (kayata atom nitrogen) kanggo nyukupi syarat kinerja antarmuka SiC / SiO2 sing berkualitas tinggi lan dhuwur. migrasi piranti. Proses inti yaiku oksidasi suhu dhuwur gerbang oksida, LPCVD, lan PECVD.
Gambar 2 Diagram skematis deposisi film oksida biasa lan oksidasi suhu dhuwur
(3) Morfologi etsa: Bahan silikon karbida inert ing pelarut kimia, lan kontrol morfologi sing tepat mung bisa digayuh liwat metode etsa garing; bahan topeng, pilihan etching topeng, gas campuran, kontrol sidewall, tingkat etsa, roughness sidewall, lan sapiturute kudu dikembangaké miturut karakteristik saka bahan silikon karbida. Proses inti yaiku deposisi film tipis, fotolitografi, korosi film dielektrik, lan proses etsa garing.
Gambar 3 Diagram skematis proses etsa silikon karbida
(4) Metallization: Elektroda sumber piranti mbutuhake logam kanggo mbentuk kontak ohmic kurang resistance apik karo silikon karbida. Iki ora mung mbutuhake ngatur proses deposisi logam lan ngontrol negara antarmuka kontak logam-semikonduktor, nanging uga mbutuhake annealing suhu dhuwur kanggo nyuda dhuwur alangi Schottky lan entuk kontak ohmic karbida logam-silikon. Proses inti yaiku sputtering magnetron logam, penguapan sinar elektron, lan anil termal kanthi cepet.
Gambar 4 Diagram skematis prinsip sputtering magnetron lan efek metalisasi
(5) Proses thinning: Bahan silikon karbida nduweni karakteristik kekerasan dhuwur, brittleness dhuwur lan kateguhan fraktur sing kurang. Proses penggilingan kasebut rawan nyebabake fraktur materi sing rapuh, nyebabake karusakan ing permukaan wafer lan sub-permukaan. Proses penggilingan anyar kudu dikembangake kanggo nyukupi kabutuhan manufaktur piranti karbida silikon. Proses inti yaiku thinning cakram mecah, film tancep lan peeling, etc.
Gambar 5 Diagram skematis prinsip penggilingan/penipisan wafer
Wektu kirim: Oct-22-2024