جیسا کہ ہم جانتے ہیں، سیمی کنڈکٹر فیلڈ میں، سنگل کرسٹل سلکان (Si) دنیا میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا اور سب سے زیادہ حجم والا سیمی کنڈکٹر بنیادی مواد ہے۔ فی الحال، 90% سے زیادہ سیمی کنڈکٹر مصنوعات سلکان پر مبنی مواد کا استعمال کرتے ہوئے تیار کی جاتی ہیں۔ جدید توانائی کے میدان میں ہائی پاور اور ہائی وولٹیج آلات کی بڑھتی ہوئی مانگ کے ساتھ، سیمی کنڈکٹر مواد کے کلیدی پیرامیٹرز جیسے بینڈ گیپ چوڑائی، بریک ڈاؤن الیکٹرک فیلڈ کی طاقت، الیکٹران سنترپتی کی شرح، اور تھرمل چالکتا کے لیے مزید سخت تقاضے پیش کیے گئے ہیں۔ اس صورت حال کے تحت، وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر مواد کی طرف سے نمائندگیسلکان کاربائیڈ(SiC) ہائی پاور ڈینسٹی ایپلی کیشنز کے عزیز کے طور پر ابھرے ہیں۔
ایک کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر کے طور پر،سلکان کاربائیڈفطرت میں انتہائی نایاب ہے اور معدنی moissanite کی شکل میں ظاہر ہوتا ہے. فی الحال، دنیا میں فروخت ہونے والی تقریباً تمام سلکان کاربائیڈ مصنوعی طور پر تیار کی جاتی ہیں۔ سلیکون کاربائیڈ میں اعلی سختی، اعلی تھرمل چالکتا، اچھی تھرمل استحکام، اور ہائی اہم خرابی برقی میدان کے فوائد ہیں۔ یہ ہائی وولٹیج اور ہائی پاور سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز بنانے کے لیے ایک مثالی مواد ہے۔
تو، سلکان کاربائیڈ پاور سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کیسے تیار کی جاتی ہیں؟
سلکان کاربائیڈ ڈیوائس مینوفیکچرنگ کے عمل اور روایتی سلکان پر مبنی مینوفیکچرنگ کے عمل میں کیا فرق ہے؟ اس مسئلے سے شروع کرتے ہوئے، "چیزیں۔سلیکن کاربائیڈ ڈیوائسمینوفیکچرنگ” ایک ایک کر کے راز فاش کرے گی۔
I
سلکان کاربائیڈ ڈیوائس مینوفیکچرنگ کا عمل بہاؤ
سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز کی تیاری کا عمل عام طور پر سلکان پر مبنی ڈیوائسز جیسا ہوتا ہے، جس میں بنیادی طور پر فوٹو لیتھوگرافی، صفائی، ڈوپنگ، اینچنگ، فلم کی تشکیل، پتلا اور دیگر عمل شامل ہیں۔ بہت سے پاور ڈیوائس مینوفیکچررز سلیکون کاربائیڈ ڈیوائسز کی مینوفیکچرنگ ضروریات کو سلکان پر مبنی مینوفیکچرنگ کے عمل کی بنیاد پر اپنی پروڈکشن لائنوں کو اپ گریڈ کرکے پورا کرسکتے ہیں۔ تاہم، سلیکون کاربائیڈ مواد کی خاص خصوصیات اس بات کا تعین کرتی ہیں کہ اس کی ڈیوائس مینوفیکچرنگ میں کچھ عمل کو خصوصی ترقی کے لیے مخصوص آلات پر انحصار کرنے کی ضرورت ہے تاکہ سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز کو ہائی وولٹیج اور ہائی کرنٹ کو برداشت کرنے کے قابل بنایا جا سکے۔
II
سلکان کاربائیڈ خصوصی پروسیس ماڈیولز کا تعارف
سلکان کاربائیڈ کے خصوصی پروسیس ماڈیولز بنیادی طور پر انجیکشن ڈوپنگ، گیٹ سٹرکچر کی تشکیل، مورفولوجی ایچنگ، میٹالائزیشن اور پتلا کرنے کے عمل کا احاطہ کرتے ہیں۔
(1) انجکشن ڈوپنگ: سلیکون کاربائیڈ میں کاربن-سلیکون بانڈ کی اعلی توانائی کی وجہ سے، نجاست کے ایٹموں کا سلیکان کاربائیڈ میں پھیلانا مشکل ہے۔ سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز کی تیاری کرتے وقت، پی این جنکشنز کی ڈوپنگ صرف اعلی درجہ حرارت پر آئن امپلانٹیشن کے ذریعے حاصل کی جا سکتی ہے۔
ڈوپنگ عام طور پر ناپاک آئنوں جیسے بوران اور فاسفورس کے ساتھ کی جاتی ہے، اور ڈوپنگ کی گہرائی عام طور پر 0.1μm~3μm ہوتی ہے۔ ہائی انرجی آئن امپلانٹیشن خود سلکان کاربائیڈ مواد کی جالی ساخت کو تباہ کر دے گی۔ آئن امپلانٹیشن کی وجہ سے ہونے والے جالیوں کے نقصان کو ٹھیک کرنے اور سطح کی کھردری پر اینیلنگ کے اثر کو کنٹرول کرنے کے لیے ہائی ٹمپریچر اینیلنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ بنیادی عمل ہائی ٹمپریچر آئن امپلانٹیشن اور ہائی ٹمپریچر اینیلنگ ہیں۔
تصویر 1 آئن امپلانٹیشن اور اعلی درجہ حرارت کے اینیلنگ اثرات کا اسکیمیٹک خاکہ
(2) گیٹ کی ساخت کی تشکیل: SiC/SiO2 انٹرفیس کے معیار کا MOSFET کے چینل کی منتقلی اور گیٹ کی وشوسنییتا پر بہت زیادہ اثر پڑتا ہے۔ اعلی معیار کے SiC/SiO2 انٹرفیس کی کارکردگی کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے خصوصی ایٹموں (جیسے نائٹروجن ایٹم) کے ساتھ SiC/SiO2 انٹرفیس پر لٹکتے ہوئے بانڈز کی تلافی کے لیے مخصوص گیٹ آکسائیڈ اور پوسٹ آکسیڈیشن اینیلنگ کے عمل کو تیار کرنا ضروری ہے۔ آلات کی منتقلی. بنیادی عمل گیٹ آکسائیڈ ہائی ٹمپریچر آکسیڈیشن، LPCVD، اور PECVD ہیں۔
شکل 2 عام آکسائڈ فلم جمع کرنے اور اعلی درجہ حرارت کے آکسیکرن کا اسکیمیٹک خاکہ
(3) مورفولوجی ایچنگ: سلیکون کاربائیڈ مواد کیمیائی سالوینٹس میں غیر فعال ہیں، اور درست مورفولوجی کنٹرول صرف خشک اینچنگ کے طریقوں سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ ماسک مواد، ماسک اینچنگ سلیکشن، مکسڈ گیس، سائیڈ وال کنٹرول، ایچنگ ریٹ، سائیڈ وال کھردرا پن وغیرہ کو سلکان کاربائیڈ مواد کی خصوصیات کے مطابق تیار کرنے کی ضرورت ہے۔ بنیادی عمل پتلی فلم جمع کرنا، فوٹو لیتھوگرافی، ڈائی الیکٹرک فلم سنکنرن، اور خشک اینچنگ کے عمل ہیں۔
شکل 3 سلکان کاربائیڈ اینچنگ کے عمل کا اسکیمیٹک خاکہ
(4) میٹالائزیشن: آلے کے سورس الیکٹروڈ کو سلکان کاربائیڈ کے ساتھ ایک اچھا کم مزاحمتی اوہمک رابطہ بنانے کے لیے دھات کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے لیے نہ صرف دھاتی جمع کرنے کے عمل کو ریگولیٹ کرنے اور دھاتی سیمی کنڈکٹر رابطے کی انٹرفیس حالت کو کنٹرول کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، بلکہ Schottky رکاوٹ کی اونچائی کو کم کرنے اور دھاتی-سلیکون کاربائیڈ اوہمک رابطے کو حاصل کرنے کے لیے اعلی درجہ حرارت کی اینیلنگ کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔ بنیادی عمل دھاتی میگنیٹران سپٹرنگ، الیکٹران بیم کا بخارات، اور تیزی سے تھرمل اینیلنگ ہیں۔
چترا 4 میگنیٹران سپٹرنگ اصول اور میٹالائزیشن اثر کا اسکیمیٹک خاکہ
(5) پتلا کرنے کا عمل: سلکان کاربائیڈ مواد میں اعلی سختی، زیادہ ٹوٹ پھوٹ اور کم فریکچر سختی کی خصوصیات ہیں۔ اس کے پیسنے کا عمل مواد کے ٹوٹنے والے فریکچر کا باعث بنتا ہے، جس سے ویفر کی سطح اور ذیلی سطح کو نقصان پہنچتا ہے۔ سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز کی مینوفیکچرنگ ضروریات کو پورا کرنے کے لیے پیسنے کے نئے عمل کو تیار کرنے کی ضرورت ہے۔ بنیادی عمل پیسنے والی ڈسکس کو پتلا کرنا، فلم کا چپکانا اور چھیلنا وغیرہ ہیں۔
شکل 5 ویفر پیسنے/ پتلا کرنے کے اصول کا اسکیمیٹک خاکہ
پوسٹ ٹائم: اکتوبر 22-2024