Wéi mir wëssen, am Hallefleitberäich ass Single-Crystal Silicon (Si) dat am meeschte verbreetsten a gréisste Volumen Halbleiter Basismaterial op der Welt. De Moment gi méi wéi 90% vun de Hallefleitprodukter mat Siliziumbaséierte Materialien hiergestallt. Mat der wuessender Nofro fir Héichkraaft- an Héichspannungsgeräter am modernen Energieberäich, gi méi streng Ufuerderunge fir Schlësselparameter vun Hallefleitmaterialien wéi Bandgap Breet, Decompte elektresch Feldstäerkt, Elektronen Sättigungsquote, an thermesch Konduktivitéit virgestallt. Ënnert dëser Ëmstänn, breet Bandgap semiconductor Material duergestallt vunSiliziumkarbid(SiC) sinn entstanen als darlige vun héich-Muecht Dicht Uwendungen.
Als Compound Halbleiter,Siliziumkarbidass extrem rar an der Natur a erschéngt a Form vum Mineral Moissanit. De Moment ass bal all Siliziumkarbid, deen op der Welt verkaaft gëtt, kënschtlech synthetiséiert. Silicon Carbide huet d'Virdeeler vun héich hardness, héich thermesch Leit, gutt thermesch Stabilitéit, an héich kritesch Decompte elektrescht Feld. Et ass en idealt Material fir Héichspannungs- an Héichkraaft-Hallefuedergeräter ze maachen.
Also, wéi gi Siliziumkarbid Kraaft Hallefleitgeräter hiergestallt?
Wat ass den Ënnerscheed tëscht dem Silicon Carbide Apparat Fabrikatiounsprozess an dem traditionelle Silizium-baséiert Fabrikatiounsprozess? Vun dëser Ausgab unzefänken, "Saachen iwwerSilicon Carbide ApparatFabrikatioun" wäert d'Geheimnisser een nom aneren verroden.
I
Prozess Flux vun Silicon Carbide Apparat Fabrikatioun
De Fabrikatiounsprozess vu Siliziumkarbidgeräter ass allgemeng ähnlech wéi dee vu Siliziumbaséiert Geräter, haaptsächlech Fotolithographie, Botzen, Doping, Ätzen, Filmbildung, Ausdünnung an aner Prozesser abegraff. Vill Kraaftapparat Hiersteller kënnen d'Fabrikatiounsbedürfnisser vu Siliziumkarbidgeräter erfëllen andeems se hir Produktiounslinnen op Basis vum Silizium-baséierte Fabrikatiounsprozess upgradéieren. Wéi och ëmmer, déi speziell Eegeschafte vu Siliziumkarbidmaterialien bestëmmen datt e puer Prozesser a senger Geräterfabrikatioun op spezifesch Ausrüstung fir speziell Entwécklung musse vertrauen fir Siliziumkarbid-Geräter z'erméiglechen fir héich Spannung an héije Stroum ze widderstoen.
II
Aféierung zu Silicon Carbide speziell Prozess Moduler
D'Silisiumkarbid speziell Prozessmoduler decken haaptsächlech Injektiounsdoping, Gatestrukturbildung, Morphologie Ätzen, Metalliséierung a Verdünnungsprozesser.
(1) Injektiounsdoping: Wéinst der héijer Kuelestoff-Siliciumbindungsenergie am Siliziumkarbid sinn Gëftstoffatome schwéier am Siliziumkarbid ze diffuséieren. Wann Dir Siliciumcarbid-Geräter virbereet, kann d'Doping vu PN-Kräizungen nëmmen duerch Ionimplantatioun bei héijer Temperatur erreecht ginn.
Doping gëtt normalerweis mat Gëftstofferionen wéi Bor a Phosphor gemaach, an d'Dopingtiefe ass normalerweis 0,1μm ~ 3μm. Héichenergie Ionimplantatioun wäert d'Gitterstruktur vum Siliziumkarbidmaterial selwer zerstéieren. Héichtemperatur-annealing ass erfuerderlech fir de Gitterschued ze reparéieren deen duerch Ionimplantatioun verursaacht gëtt an den Effekt vun der Glühung op Uewerflächrauhegkeet ze kontrolléieren. D'Kärprozesser sinn Héichtemperatur-Ionimplantatioun an Héichtemperatur-annealing.
Figur 1 Schematesch Diagramm vun Ionimplantatioun an Héichtemperatur-annealing Effekter
(2) Gate Struktur Formatioun: D'Qualitéit vun der SiC / SiO2 Interface huet e groussen Afloss op d'Kanal Migratioun an Gate Zouverlässegkeet vun MOSFET. Et ass noutwendeg fir spezifesch Gateoxid- a Postoxidatiouns-Annealungsprozesser z'entwéckelen fir d'Danglingbindungen um SiC / SiO2 Interface mat speziellen Atomer (wéi Stickstoffatome) ze kompenséieren fir d'Leeschtungsfuerderunge vun héichqualitativen SiC / SiO2 Interface an héichqualitativen SiC / SiO2 Interface z'erreechen. Migratioun vun Apparater. D'Kärprozesser sinn Gateoxid Héichtemperaturoxidatioun, LPCVD a PECVD.
Figur 2 Schematesch Diagramm vun der gewéinlecher Oxidfilmablagerung an Héichtemperaturoxidatioun
(3) Morphologie Ätzen: Siliziumkarbidmaterialien sinn inert a chemesche Léisungsmëttelen, a präzis Morphologie Kontroll kann nëmmen duerch dréchen Ätzmethoden erreecht ginn; Mask Material, Mask Äss Auswiel, gemëscht Gas, Sidewall Kontroll, Ätzen Taux, Säitewänn roughness, etc.. muss no de Charakteristiken vun Silicon Carbide Material entwéckelt ginn. D'Kärprozesser sinn dënn Filmdepositioun, Photolithographie, dielektresch Filmkorrosioun, an dréchen Ätzprozesser.
Figur 3 Schematesch Diagramm vun Silicon Carbide Ätzprozess
(4) Metalliséierung: D'Quellelektrode vum Apparat erfuerdert Metall fir e gudde Low-Resistenz ohmesche Kontakt mat Siliziumkarbid ze bilden. Dëst erfuerdert net nëmmen d'Regulatioun vum Metalldepositiounsprozess an d'Kontroll vum Interfacezoustand vum Metall-Halbleiterkontakt, awer erfuerdert och Héichtemperatur-annealing fir d'Schottky Barrière Héicht ze reduzéieren an den ohmesche Kontakt vun Metall-Siliciumcarbid z'erreechen. D'Kärprozesser si Metallmagnetron-Sputtering, Elektronenstrahl-Verdampung a séier thermesch Glühung.
Figur 4 Schematesch Diagramm vun magnetron sputtering Prinzip an metallization Effekt
(5) Ausdünnungsprozess: Siliziumkarbidmaterial huet d'Charakteristike vu héijer Härtheet, héijer Bréchheet a gerénger Frakturzähegkeet. Säi Schleifprozess ass ufälleg fir brécheg Fraktur vum Material ze verursaachen, wat Schued un der Wafer Uewerfläch an der Ënnerfläch verursaacht. Nei Schleifprozesser mussen entwéckelt ginn fir d'Fabrikatiounsbedürfnisser vu Siliziumkarbidgeräter z'erreechen. D'Kärprozesser sinn d'Ausdënnung vu Schleifscheiwen, Filmsticken a Peeling, asw.
Figur 5 Schematesch Diagramm vun wafer grinding / thinning Prinzip
Post Zäit: Okt-22-2024