നമുക്കറിയാവുന്നതുപോലെ, അർദ്ധചാലക ഫീൽഡിൽ, സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ സിലിക്കൺ (Si) ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതും ഏറ്റവും വലിയ അളവിലുള്ള അർദ്ധചാലക അടിസ്ഥാന വസ്തുവാണ്. നിലവിൽ, 90% അർദ്ധചാലക ഉൽപ്പന്നങ്ങളും സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് നിർമ്മിക്കുന്നത്. ആധുനിക ഊർജ്ജ മേഖലയിൽ ഉയർന്ന-പവർ, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ഉപകരണങ്ങൾക്കുള്ള ഡിമാൻഡ് വർധിച്ചതോടെ, അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ പ്രധാന പാരാമീറ്ററുകളായ ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് വീതി, തകർച്ച ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് ശക്തി, ഇലക്ട്രോൺ സാച്ചുറേഷൻ നിരക്ക്, താപ ചാലകത എന്നിവയ്ക്ക് കൂടുതൽ കർശനമായ ആവശ്യകതകൾ മുന്നോട്ട് വച്ചിട്ടുണ്ട്. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, വൈഡ് ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കൾ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നുസിലിക്കൺ കാർബൈഡ്(SiC) ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റി ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ പ്രിയങ്കരമായി ഉയർന്നുവന്നു.
ഒരു സംയുക്ത അർദ്ധചാലകമെന്ന നിലയിൽ,സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്പ്രകൃതിയിൽ വളരെ അപൂർവമാണ്, കൂടാതെ മോയ്സാനൈറ്റ് ധാതു രൂപത്തിൽ കാണപ്പെടുന്നു. നിലവിൽ, ലോകത്ത് വിൽക്കുന്ന മിക്കവാറും എല്ലാ സിലിക്കൺ കാർബൈഡുകളും കൃത്രിമമായി സമന്വയിപ്പിച്ചതാണ്. ഉയർന്ന കാഠിന്യം, ഉയർന്ന താപ ചാലകത, നല്ല താപ സ്ഥിരത, ഉയർന്ന ക്രിട്ടിക്കൽ ബ്രേക്ക്ഡൌൺ ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങൾ സിലിക്കൺ കാർബൈഡിനുണ്ട്. ഉയർന്ന വോൾട്ടേജും ഉയർന്ന ശക്തിയുമുള്ള അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ ഒരു വസ്തുവാണ് ഇത്.
അപ്പോൾ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പവർ അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങൾ എങ്ങനെയാണ് നിർമ്മിക്കുന്നത്?
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയും പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം എന്താണ്? ഈ ലക്കത്തിൽ നിന്ന് ആരംഭിച്ച്, “കാര്യങ്ങൾസിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണംമാനുഫാക്ചറിംഗ്” രഹസ്യങ്ങൾ ഓരോന്നായി വെളിപ്പെടുത്തും.
I
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയുടെ ഒഴുക്ക്
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ സാധാരണയായി സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഉപകരണങ്ങളുമായി സാമ്യമുള്ളതാണ്, പ്രധാനമായും ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി, ക്ലീനിംഗ്, ഡോപ്പിംഗ്, എച്ചിംഗ്, ഫിലിം രൂപീകരണം, നേർത്തതാക്കൽ, മറ്റ് പ്രക്രിയകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. പല പവർ ഉപകരണ നിർമ്മാതാക്കൾക്കും സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി അവരുടെ ഉൽപ്പാദന ലൈനുകൾ നവീകരിക്കുന്നതിലൂടെ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റാൻ കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ പ്രത്യേക സവിശേഷതകൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് അതിൻ്റെ ഉപകരണ നിർമ്മാണത്തിലെ ചില പ്രക്രിയകൾക്ക് ഉയർന്ന വോൾട്ടേജും ഉയർന്ന കറൻ്റും നേരിടാൻ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണങ്ങളെ പ്രാപ്തമാക്കുന്നതിന് പ്രത്യേക വികസനത്തിനായി പ്രത്യേക ഉപകരണങ്ങളെ ആശ്രയിക്കേണ്ടതുണ്ട്.
II
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പ്രത്യേക പ്രോസസ്സ് മൊഡ്യൂളുകളിലേക്കുള്ള ആമുഖം
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പ്രത്യേക പ്രോസസ് മൊഡ്യൂളുകൾ പ്രധാനമായും ഇൻജക്ഷൻ ഡോപ്പിംഗ്, ഗേറ്റ് ഘടന രൂപീകരണം, രൂപഘടന എച്ചിംഗ്, മെറ്റലൈസേഷൻ, കനംകുറഞ്ഞ പ്രക്രിയകൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
(1) ഇഞ്ചക്ഷൻ ഡോപ്പിംഗ്: സിലിക്കൺ കാർബൈഡിലെ ഉയർന്ന കാർബൺ-സിലിക്കൺ ബോണ്ട് ഊർജ്ജം കാരണം, അശുദ്ധമായ ആറ്റങ്ങൾ സിലിക്കൺ കാർബൈഡിൽ വ്യാപിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണങ്ങൾ തയ്യാറാക്കുമ്പോൾ, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ അയോൺ ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ വഴി മാത്രമേ പിഎൻ ജംഗ്ഷനുകളുടെ ഡോപ്പിംഗ് സാധ്യമാകൂ.
ഡോപ്പിംഗ് സാധാരണയായി ബോറോൺ, ഫോസ്ഫറസ് തുടങ്ങിയ മലിനമായ അയോണുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് ചെയ്യുന്നത്, ഡോപ്പിംഗ് ഡെപ്ത് സാധാരണയായി 0.1μm~3μm ആണ്. ഉയർന്ന ഊർജ അയോൺ ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ലാറ്റിസ് ഘടനയെ തന്നെ നശിപ്പിക്കും. അയോൺ ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ലാറ്റിസ് കേടുപാടുകൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനും ഉപരിതലത്തിൻ്റെ പരുക്കനിൽ അനീലിംഗിൻ്റെ പ്രഭാവം നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനും ഉയർന്ന താപനില അനീലിംഗ് ആവശ്യമാണ്. ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള അയോൺ ഇംപ്ലാൻ്റേഷനും ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള അനീലിംഗും ആണ് പ്രധാന പ്രക്രിയകൾ.
ചിത്രം 1 അയോൺ ഇംപ്ലാൻ്റേഷൻ്റെയും ഉയർന്ന-താപനില അനീലിംഗ് ഇഫക്റ്റുകളുടെയും സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
(2) ഗേറ്റ് ഘടന രൂപീകരണം: SiC/SiO2 ഇൻ്റർഫേസിൻ്റെ ഗുണനിലവാരം MOSFET ൻ്റെ ചാനൽ മൈഗ്രേഷനിലും ഗേറ്റ് വിശ്വാസ്യതയിലും വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള SiC/SiO2 ഇൻ്റർഫേസിൻ്റെ പ്രകടന ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി പ്രത്യേക ആറ്റങ്ങളുള്ള (നൈട്രജൻ ആറ്റങ്ങൾ പോലുള്ളവ) SiC/SiO2 ഇൻ്റർഫേസിലെ തൂങ്ങിക്കിടക്കുന്ന ബോണ്ടുകൾക്ക് നഷ്ടപരിഹാരം നൽകുന്നതിന് നിർദ്ദിഷ്ട ഗേറ്റ് ഓക്സൈഡും പോസ്റ്റ്-ഓക്സിഡേഷൻ അനീലിംഗ് പ്രക്രിയകളും വികസിപ്പിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ഉപകരണങ്ങളുടെ മൈഗ്രേഷൻ. ഗേറ്റ് ഓക്സൈഡ് ഉയർന്ന താപനില ഓക്സിഡേഷൻ, എൽപിസിവിഡി, പിഇസിവിഡി എന്നിവയാണ് പ്രധാന പ്രക്രിയകൾ.
ചിത്രം 2 സാധാരണ ഓക്സൈഡ് ഫിലിം ഡിപ്പോസിഷൻ, ഉയർന്ന താപനില ഓക്സിഡേഷൻ എന്നിവയുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
(3) മോർഫോളജി എച്ചിംഗ്: സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വസ്തുക്കൾ രാസ ലായകങ്ങളിൽ നിർജ്ജീവമാണ്, കൂടാതെ ഡ്രൈ എച്ചിംഗ് രീതികളിലൂടെ മാത്രമേ കൃത്യമായ മോർഫോളജി നിയന്ത്രണം കൈവരിക്കാൻ കഴിയൂ; മാസ്ക് സാമഗ്രികൾ, മാസ്ക് എച്ചിംഗ് തിരഞ്ഞെടുക്കൽ, മിക്സഡ് ഗ്യാസ്, സൈഡ്വാൾ നിയന്ത്രണം, എച്ചിംഗ് നിരക്ക്, സൈഡ്വാൾ പരുക്കൻത മുതലായവ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വസ്തുക്കളുടെ പ്രത്യേകതകൾക്കനുസരിച്ച് വികസിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. നേർത്ത ഫിലിം ഡിപ്പോസിഷൻ, ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി, ഡൈ ഇലക്ട്രിക് ഫിലിം കോറഷൻ, ഡ്രൈ എച്ചിംഗ് പ്രക്രിയകൾ എന്നിവയാണ് പ്രധാന പ്രക്രിയകൾ.
ചിത്രം 3 സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് എച്ചിംഗ് പ്രക്രിയയുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
(4) മെറ്റലൈസേഷൻ: ഉപകരണത്തിൻ്റെ ഉറവിട ഇലക്ട്രോഡിന് സിലിക്കൺ കാർബൈഡുമായി നല്ല കുറഞ്ഞ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ഓമിക് കോൺടാക്റ്റ് രൂപപ്പെടാൻ ലോഹം ആവശ്യമാണ്. ഇതിന് മെറ്റൽ ഡിപ്പോസിഷൻ പ്രക്രിയ നിയന്ത്രിക്കുകയും ലോഹ-അർദ്ധചാലക കോൺടാക്റ്റിൻ്റെ ഇൻ്റർഫേസ് അവസ്ഥ നിയന്ത്രിക്കുകയും മാത്രമല്ല, ഷോട്ട്കി ബാരിയർ ഉയരം കുറയ്ക്കാനും മെറ്റൽ-സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഓമിക് കോൺടാക്റ്റ് നേടാനും ഉയർന്ന താപനില അനീലിംഗ് ആവശ്യമാണ്. ലോഹ മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ്, ഇലക്ട്രോൺ ബീം ബാഷ്പീകരണം, ദ്രുതഗതിയിലുള്ള തെർമൽ അനീലിംഗ് എന്നിവയാണ് പ്രധാന പ്രക്രിയകൾ.
ചിത്രം 4 മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ് തത്വത്തിൻ്റെയും മെറ്റലൈസേഷൻ ഇഫക്റ്റിൻ്റെയും സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
(5) കട്ടി കുറയ്ക്കൽ പ്രക്രിയ: സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് മെറ്റീരിയലിന് ഉയർന്ന കാഠിന്യം, ഉയർന്ന പൊട്ടൽ, കുറഞ്ഞ ഒടിവുള്ള കാഠിന്യം എന്നിവയുടെ സവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്. ഇതിൻ്റെ പൊടിക്കൽ പ്രക്രിയ മെറ്റീരിയലിൻ്റെ പൊട്ടുന്ന പൊട്ടലിന് കാരണമാകുന്നു, ഇത് വേഫർ ഉപരിതലത്തിനും ഉപ ഉപരിതലത്തിനും കേടുപാടുകൾ വരുത്തുന്നു. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി പുതിയ ഗ്രൈൻഡിംഗ് പ്രക്രിയകൾ വികസിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഗ്രൈൻഡിംഗ് ഡിസ്കുകൾ നേർത്തതാക്കുക, ഫിലിം സ്റ്റിക്കിംഗ്, പീലിംഗ് തുടങ്ങിയവയാണ് പ്രധാന പ്രക്രിയകൾ.
ചിത്രം 5 വേഫർ ഗ്രൈൻഡിംഗ്/തിന്നിംഗ് തത്വത്തിൻ്റെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
പോസ്റ്റ് സമയം: ഒക്ടോബർ-22-2024