Proseso sa Paggama sa SiC Silicon Carbide Device (1)

Sama sa nahibal-an namon, sa natad sa semiconductor, ang usa ka kristal nga silicon (Si) mao ang labing kaylap nga gigamit ug pinakadako nga volume nga semiconductor nga sukaranan nga materyal sa kalibutan. Sa pagkakaron, labaw pa sa 90% sa mga produkto sa semiconductor ang gihimo gamit ang mga materyales nga nakabase sa silicon. Uban sa nagkadako nga panginahanglan alang sa high-power ug high-voltage nga mga himan sa modernong natad sa enerhiya, mas higpit nga mga kinahanglanon ang gibutang sa unahan para sa mga yawe nga parameter sa semiconductor nga mga materyales sama sa gilapdon sa bandgap, pagkaguba sa kusog sa electric field, electron saturation rate, ug thermal conductivity. Ubos niini nga kahimtang, lapad nga bandgap semiconductor materyales nga girepresentahan sasilicon carbide(SiC) mitumaw ingon nga ang mahal sa mga high-power density nga aplikasyon.

Ingon usa ka compound semiconductor,silicon carbidetalagsaon kaayo sa kinaiyahan ug makita sa porma sa mineral moissanite. Sa pagkakaron, halos tanang silicon carbide nga gibaligya sa kalibutan kay artipisyal nga gi-synthesize. Ang Silicon carbide adunay mga bentaha sa taas nga katig-a, taas nga thermal conductivity, maayo nga thermal stability, ug taas nga kritikal nga pagkaguba sa electric field. Kini usa ka sulundon nga materyal alang sa paghimo sa high-voltage ug high-power nga mga aparato nga semiconductor.

Mao nga, giunsa paghimo ang mga aparato nga semiconductor nga gahum sa silicon carbide?

Unsa ang kalainan tali sa proseso sa paghimo sa aparato nga silicon carbide ug sa tradisyonal nga proseso sa paghimo nga nakabase sa silicon? Sugod niini nga isyu, “Mga butang mahitungod saSilicon Carbide DeviceManufacturing” magpadayag sa mga sekreto sa tagsa-tagsa.

I

Proseso nga pag-agos sa paghimo sa aparato nga silicon carbide

Ang proseso sa paghimo sa mga aparato nga silicon carbide sa kasagaran parehas sa mga aparato nga nakabase sa silicon, nag-una nga naglakip sa photolithography, paglimpyo, doping, etching, pagporma sa pelikula, pagnipis ug uban pang mga proseso. Daghang mga tiggama sa aparato ang makatubag sa mga panginahanglanon sa paghimo sa mga aparato nga silicon carbide pinaagi sa pag-upgrade sa ilang mga linya sa produksiyon base sa proseso sa paghimo nga nakabase sa silicon. Bisan pa, ang mga espesyal nga kabtangan sa mga materyales sa silicon carbide nagtino nga ang pipila nga mga proseso sa paghimo sa aparato niini kinahanglan nga magsalig sa piho nga kagamitan alang sa espesyal nga pag-uswag aron mahimo ang mga aparato nga silicon carbide nga makasukol sa taas nga boltahe ug taas nga sulud.

II

Pasiuna sa silicon carbide espesyal nga proseso modules

Ang mga module sa espesyal nga proseso sa silicon carbide nag-una nga naglangkob sa doping sa pag-injection, pagporma sa istruktura sa ganghaan, pag-ukit sa morphology, metallization, ug pagnipis.

(1) Injection doping: Tungod sa taas nga carbon-silicon bond energy sa silicon carbide, ang mga atomo sa kahugawan lisud isabwag sa silicon carbide. Kung nag-andam sa mga aparato nga silicon carbide, ang doping sa mga PN junctions mahimo lamang nga makab-ot pinaagi sa pag-implant sa ion sa taas nga temperatura.
Ang doping sagad gihimo sa mga ion nga kahugawan sama sa boron ug phosphorus, ug ang giladmon sa doping kasagaran 0.1μm ~ 3μm. Ang high-energy ion implantation moguba sa lattice structure sa silicon carbide material mismo. Gikinahanglan ang taas nga temperatura nga annealing aron ayohon ang kadaot sa lattice nga gipahinabo sa pag-implant sa ion ug makontrol ang epekto sa pag-annealing sa pagkagapos sa nawong. Ang kinauyokan nga mga proseso mao ang high-temperature ion implantation ug high-temperature annealing.

Figure 1 Schematic diagram sa ion implantation ug high-temperature annealing effects

(2) Pagporma sa istruktura sa ganghaan: Ang kalidad sa interface sa SiC / SiO2 adunay dako nga impluwensya sa paglalin sa channel ug kasaligan sa ganghaan sa MOSFET. Gikinahanglan ang paghimo sa piho nga gate oxide ug post-oxidation annealing nga mga proseso aron mabayran ang nagbitay nga mga gapos sa interface sa SiC/SiO2 nga adunay espesyal nga mga atomo (sama sa nitrogen atoms) aron matubag ang mga kinahanglanon sa pasundayag sa taas nga kalidad nga interface sa SiC/SiO2 ug taas. paglalin sa mga aparato. Ang kinauyokan nga mga proseso mao ang gate oxide high-temperature oxidation, LPCVD, ug PECVD.

Figure 2 Schematic diagram sa ordinaryo nga oxide film deposition ug high-temperature oxidation

(3) Morphology etching: Silicon carbide nga mga materyales kay inert sa kemikal nga mga solvent, ug ang tukma nga pagkontrol sa morpolohiya makab-ot lamang pinaagi sa dry etching nga mga pamaagi; mga materyales sa maskara, pagpili sa mask etching, mixed gas, sidewall control, etching rate, sidewall roughness, ug uban pa kinahanglan nga maugmad sumala sa mga kinaiya sa silicon carbide nga mga materyales. Ang kinauyokan nga mga proseso mao ang thin film deposition, photolithography, dielectric film corrosion, ug dry etching nga mga proseso.

Figure 3 Schematic diagram sa proseso sa pag-etching sa silicon carbide

(4) Metallization: Ang gigikanan nga electrode sa aparato nanginahanglan metal aron maporma ang usa ka maayo nga low-resistance ohmic contact nga adunay silicon carbide. Dili lamang kini nanginahanglan pag-regulate sa proseso sa pagdeposito sa metal ug pagkontrol sa estado sa interface sa kontak sa metal-semiconductor, apan nanginahanglan usab nga taas nga temperatura nga annealing aron makunhuran ang gitas-on sa Schottky barrier ug makab-ot ang kontak sa metal-silicon carbide ohmic. Ang kinauyokan nga mga proseso mao ang metal magnetron sputtering, electron beam evaporation, ug paspas nga thermal annealing.

Figure 4 Schematic diagram sa magnetron sputtering nga prinsipyo ug epekto sa metallization

(5) Pagnipis nga proseso: Silicon carbide nga materyal adunay mga kinaiya sa taas nga katig-a, taas nga brittleness ug ubos nga bali kagahi. Ang proseso sa paggaling niini dali nga hinungdan sa brittle fracture sa materyal, hinungdan sa kadaot sa wafer surface ug sub-surface. Ang mga bag-ong proseso sa paggaling kinahanglan nga pauswagon aron matubag ang mga panginahanglanon sa paghimo sa mga aparato nga silicon carbide. Ang kinauyokan nga mga proseso mao ang pagnipis sa grinding discs, film sticking ug peeling, etc.

Figure 5 Schematic diagram sa wafer grinding/thinning nga prinsipyo