Preface

سلکان کاربائیڈ انڈسٹری چین میں سلکان کاربائیڈ پاؤڈر، سلکان کاربائیڈ انگٹ، سلکان کاربائیڈ سبسٹریٹ، سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسی، سلکان کاربائیڈ ویفر، سلکان کاربائیڈ چپ اور سلکان کاربائیڈ ڈیوائس پیکیجنگ لنکس شامل ہیں۔ ان میں، سبسٹریٹ، ایپیٹیکسیل ویفر، ویفر، اور ڈیوائس پیکیجنگ اور ٹیسٹنگ سلیکون کاربائیڈ ویلیو چین کے چار اہم ترین لنکس ہیں۔ سبسٹریٹ لاگت سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز کی کل لاگت کا 50% ہے، اور ایپیٹیکسی، ویفر، اور پیکیجنگ ٹیسٹنگ کے اخراجات بالترتیب 25%، 20% اور 5% ہیں۔ سلکان کاربائیڈ مواد کی وشوسنییتا حتمی ڈیوائس کی کارکردگی کے لیے بہت اہمیت رکھتی ہے۔ بنیادی سیمی کنڈکٹر صنعتی سلسلہ کے تمام پہلوؤں سے مادی خصوصیات اور نقائص کی وجوہات کو تلاش کرتا ہے، اور سلیکن کاربائیڈ پاور ڈیوائسز کی وشوسنییتا کو بہتر بنانے کے لیے اپ اسٹریم اور ڈاون اسٹریم کمپنیوں کے ساتھ تعاون کرتا ہے۔

01

سلیکن کاربائیڈ پنڈ کی نشوونما اور تیاری کا طریقہ

سلکان کاربائیڈ کے 250 سے زیادہ آئیسومر ہیں، اور پاور سیمی کنڈکٹرز بنانے کے لیے استعمال ہونے والا سب سے بڑا 4H-SiC سنگل کرسٹل ڈھانچہ ہے۔ سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل کی ترقی کے عمل کے دوران، 4H کرسٹل کی ترقی کی کھڑکی چھوٹی ہے، اور درجہ حرارت اور دباؤ کے ڈیزائن کے لیے سخت معیارات ہیں۔ نمو کے عمل کے دوران غلط کنٹرول کے نتیجے میں سلیکون کاربائیڈ کرسٹل دوسرے ڈھانچے جیسے 2H، 3C، 6H اور 15R کے ساتھ پیدا ہوں گے۔

شکل 1 مختلف سلکان کاربائیڈ آئسومر کی نسل کے لیے حالات

صنعت میں، سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل انگوٹس کی تیاری کے لیے تین طریقے ہیں: سبلیمیشن PVT، HT-CVD، اور LPE (حل کی ترقی کا طریقہ)۔ ان میں سے، sublimation PVT اس وقت سب سے مرکزی دھارے کی تیاری کا طریقہ ہے۔ تقریباً 95% تجارتی سلکان کاربائیڈ انگوٹ PVT سے اگائے جاتے ہیں۔ عمل یہ ہے کہ سلکان کاربائیڈ پاؤڈر کو خصوصی آلات میں ڈال کر اسے گرم کیا جائے۔ درجہ حرارت 2200-2500 ° C تک بڑھنے کے بعد، پاؤڈر شاندار ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ چونکہ سلکان کاربائیڈ میں کوئی مائع حالت نہیں ہوتی، صرف گیسی اور ٹھوس حالت ہوتی ہے، اس لیے سربلندی کے بعد ایک پنڈ سب سے اوپر کرسٹلائز ہوجائے گا۔ سلکان سنگل کرسٹل کی شرح نمو تقریباً 300 ملی میٹر فی گھنٹہ ہے، اور سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل کی شرح نمو تقریباً 400μm/h ہے۔ دونوں کے درمیان فرق تقریباً 800 گنا ہے۔ مثال کے طور پر، پانچ سے چھ سینٹی میٹر کی انگوٹ کی تشکیل کے لیے 200-300 گھنٹے تک مسلسل اور مستحکم نشوونما کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ سلکان کاربائیڈ انگوٹوں کی تیاری کی شرح بہت سست ہے، جس کی وجہ سے انگوٹ مہنگے ہو جاتے ہیں۔

02

سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل انگوٹ اور سبسٹریٹ ویفر کے نقائص

سلکان کاربائیڈ انگوٹ اور سبسٹریٹ ویفرز دونوں میں مختلف قسم کے کرسٹل نقائص ہوتے ہیں، جیسے اسٹیکنگ فالٹس، مائیکرو ٹیوبلز، سکرو ڈس لوکیشن کے ذریعے، کنارے کی نقل مکانی کے ذریعے، بیسل ہوائی جہاز کی نقل مکانی وغیرہ۔ انڈسٹری چین میں یہ ایک بہت اہم موضوع ہے۔ تمام سبسٹریٹ مینوفیکچررز سلیکون کاربائیڈ انگوٹس کی خرابی کی کثافت کو کم کرنے میں کوئی کسر نہیں چھوڑ رہے ہیں۔

03

سلیکن کاربائیڈ سبسٹریٹ کی وشوسنییتا

سبسٹریٹ شیٹ ایک ایسی مصنوع ہے جو کرسٹل انگوٹ کو پتلی ٹکڑوں میں کاٹ کر، ہموار کرکے اور پالش کرکے حاصل کی جاتی ہے۔ سبسٹریٹ ویفر چمکانے کے عمل کے بعد سطح کی اچھی کوالٹی حاصل کرتا ہے، جو اپیٹیکسیل نمو کے دوران نقائص کی نسل کو دبا سکتا ہے، اس طرح اعلیٰ معیار کے ایپیٹیکسیل ویفر حاصل کرتا ہے۔ اس کی سطح کے معیار میں چپٹا پن، سطح کے قریب کی نقل مکانی اور بقایا تناؤ شامل ہیں۔ اپیٹیکسیل نمو کے ابتدائی مراحل کے دوران نقائص کی نسل کو دبانے کے لیے، سبسٹریٹ کی سطح کو تناؤ سے پاک اور قریب کی سطح کی نقل مکانی سے پاک ہونا چاہیے۔ اگر سطح کے قریب بقایا نقصان کو کافی حد تک نہیں ہٹایا جاتا ہے تو، سبسٹریٹ پر اپیٹیکسیل نمو میکروسکوپک نقائص کی نسل کا باعث بنے گی۔ لہذا، سبسٹریٹ لنک کی کوالٹی لیول بعد کے ایپیٹیکسیل گروتھ لنک کے معیار کی سطح کو سنجیدگی سے متاثر کرے گی۔

04

سلیکن کاربائڈ اپیٹیکسیل ترقی اور وشوسنییتا

Epitaxy سے مراد واحد کرسٹل مواد 4H-SiC کی ایک پرت کو بڑھانا ہے جو سبسٹریٹ کی اوپری سطح پر سبسٹریٹ کے ساتھ یکساں ہے۔ سلکان کاربائیڈ میں بہت سے آئسومر ہوتے ہیں۔ اعلی معیار کے ایپیٹیکسیل مواد کی تیاری کو یقینی بنانے کے لیے، دیگر کرسٹل شکلوں کے تعارف سے بچنے کے لیے خصوصی ٹیکنالوجی کی ضرورت ہے۔ موجودہ معیاری عمل 4° بیول کٹ 4H-SiC سنگل کرسٹل سبسٹریٹس کا استعمال کرنا ہے اور اسٹیپ کنٹرولڈ گروتھ ٹیکنالوجی کو اپنانا ہے۔ اس وقت عام طور پر استعمال ہونے والا عمل CVD طریقہ ہے: عام طور پر استعمال ہونے والا سامان ایک گرم دیوار افقی ایپیٹیکسیل فرنس ہے، اور عام طور پر استعمال ہونے والی رد عمل کی پیشگی گیس سائلین (SiH) ہے۔₄) ، میتھین (CH₄ایتھیلین (سی₂H₄)، وغیرہ، اور نائٹروجن (N₂) اور trimethylaluminum (TMA) بطور نجاست کے ذرائع۔ عام ترقی کے درجہ حرارت کی حد 1500~1650 ℃ ہے، اور شرح نمو 5~30μm/h ہے۔

ایپیٹیکسیل پرت کی نشوونما کرسٹل کی نشوونما اور ویفر پروسیسنگ کے دوران متعارف کرائے گئے بہت سے سطح یا قریب کی سطح کے نقائص کو ختم کر سکتی ہے، تاکہ کرسٹل جالی کو صاف ستھرا ترتیب دیا جائے اور سطح کی شکل کو سبسٹریٹ کے مقابلے میں بہت بہتر بنایا جائے۔ موٹی epitaxial تہہ، اچھی سطح کی شکل اور کم ڈوپنگ ارتکاز بریک ڈاؤن وولٹیج کو بہتر بنانے کے لیے اہم ہیں۔ اس طرح کے epitaxial wafers کو پاور ڈیوائسز بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو پیرامیٹر کے استحکام اور پیداوار کو بہت بہتر بنا سکتے ہیں۔

شکل 2 سبسٹریٹ پرت اور اپیٹیکسیل پرت کی ساخت

05

سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل ویفرز اور سبسٹریٹ ویفرز میں نقائص کے درمیان تعلق

جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل پرت میں نقائص کا تعلق سبسٹریٹ اور نمو کے عمل سے ہے۔ Epitaxial تہہ کے نقائص میں سطحی ٹپوگرافی کے نقائص، مائکرو پائپ کے نقائص، dislocations اور دیگر اقسام شامل ہیں۔ سطحی شکل کے نقائص میں گاجر کے نقائص (بعض صورتوں میں دومکیت کی قسم)، اتلی گڑھے، تکونی نقائص، اور گرائی ہوئی اشیاء شامل ہیں۔ سبسٹریٹ میں مائکروٹوبول کے نقائص کو ایپیٹیکسیل پرت میں کاپی کیا جائے گا۔ سبسٹریٹ میں مائکروٹوبولس کی موجودہ کثافت 0.1/سینٹی میٹر سے بہت کم ہے۔²، بنیادی طور پر ختم کر دیا. سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل پرت میں زیادہ تر سندچیوتی سبسٹریٹ ڈس لوکیشنز سے ہوتی ہے، جس میں بنیادی طور پر TSD، TED اور BPD شامل ہیں۔ epitaxy کے ذریعے متعارف کرائے گئے نقائص جیسے کہ عام منتشر اور گاجر کے نقائص سیلیکون کاربائیڈ ایپیٹیکسی کے معیار کو متاثر کرنے والے اہم مسائل ہیں۔

06

حتمی ڈیوائس پر سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل ویفر کے نقائص کا اثر

epitaxial ترقی کے عمل کے دوران، سبسٹریٹ میں تقریباً 98% TSD TSD میں تبدیل ہو جاتا ہے، اور باقی فرینک SFs میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ TED 100% TED میں تبدیل ہو گیا ہے۔ تقریباً 95% BPD کو TED میں تبدیل کیا جاتا ہے، اور تھوڑی سی رقم کو BPD کے طور پر برقرار رکھا جاتا ہے۔

شکل 3 سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل ویفر کے نقائص اور سبسٹریٹ ویفر کے نقائص کے درمیان ارتباط

TSD اور TED بنیادی طور پر فائنل سلکان کاربائیڈ ڈیوائس کی کارکردگی کو متاثر نہیں کرتے، جبکہ BPD ڈیوائس کی کارکردگی کو گرا سکتا ہے، اس لیے لوگ BPD پر زیادہ توجہ دیتے ہیں۔ اسٹیکنگ فالٹس، گاجر کے نقائص، مثلث کے نقائص، گرائی ہوئی اشیاء اور دیگر نقائص قاتل نقائص ہیں۔ ایک بار جب وہ کسی آلے پر ظاہر ہوتے ہیں، تو آلہ ٹیسٹ میں ناکام ہو جائے گا، جس کے نتیجے میں پیداوار میں کمی واقع ہو گی۔ دو قطبی آلات، جیسے ٹرائیوڈس اور آئی جی بی ٹی، بی پی ڈی کے لیے زیادہ حساس ہوتے ہیں۔

جدول 1 حتمی ڈیوائس پر ایپیٹیکسیل ویفر کے نقائص کا اثر

07

سلیکن کاربائیڈ مواد کو درپیش دو چیلنجز

سلیکون کاربائیڈ مواد کے فروغ کو درپیش اہم چیلنجوں میں سے ایک یہ ہے کہ قیمت بہت زیادہ ہے، اور سبسٹریٹ کی قیمت سلکان اور سیفائر سبسٹریٹس سے کہیں زیادہ ہے۔ اس وقت، سلکان کاربائیڈ سبسٹریٹ کا مرکزی دھارے کا قطر صرف 4 سے 6 انچ ہے، اور سائز کو بڑھانے اور قیمت کو کم کرنے کے لیے زیادہ پختہ ترقی کی ٹیکنالوجی کی ضرورت ہے۔ 

دوسری طرف، سلکان کاربائیڈ کی ڈس لوکیشن کثافت 102-104 کے آرڈر پر ہے، جو کہ سلکان، گیلیم آرسنائیڈ اور دیگر مواد سے بہت زیادہ ہے۔ اس کے علاوہ، سلکان کاربائیڈ میں بھی بڑا تناؤ ہوتا ہے، جو سطح کے پیرامیٹرز کے ساتھ مسائل پیدا کر سکتا ہے۔ سلکان کاربائیڈ سبسٹریٹس کے معیار کو بہتر بنانا ایپیٹیکسیل مواد کے معیار، ڈیوائس کی تیاری کی پیداوار، ڈیوائس کی وشوسنییتا اور عمر کو بہتر بنانے کا ایک اہم طریقہ ہے۔

اعلان دستبرداری: یہ مضمون "بنیادی سیمی کنڈکٹر" سے دوبارہ شائع کیا گیا ہے، جو املاک دانشورانہ حقوق کے تحفظ کی حمایت کرتا ہے۔ براہ کرم دوبارہ پرنٹ کے اصل ماخذ اور مصنف کی نشاندہی کریں۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہوتی ہے تو اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔

کمپنی کا فون نمبر: +86-0755-83044319
فیکس/FAX: +86-0755-83975897
ای میل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 منیجر لی

QQ: 332496225 منیجر Qiu

پتہ: کمرہ 809، بلڈنگ سی، ژانتاو ٹیکنالوجی بلڈنگ، نمبر 1079 منزی ایونیو، لونگہوا نیو ڈسٹرکٹ، شینزین