في الآونة الأخيرة، حقق فريق الباحث وي شينغ من معهد شنغهاي للأنظمة الدقيقة تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا تصنيع رقائق SOI مقاس 300 مم وأعد أول رقاقة SOI ذات تردد راديوي (RF) مقاس 300 مم في الصين. استنادًا إلى منصة البحث والتطوير مقاس 300 مم SOI الخاصة بالمختبر الرئيسي الوطني لمواد الدوائر المتكاملة، نجح الفريق في حل العديد من المشكلات التقنية الأساسية مثل إعداد الكريستال عالي المقاومة منخفض الأكسجين، وترسيب أفلام البولي سيليكون منخفضة الضغط والمقاومة العالية، واستواء عدم الاتصال المطلوب لرقائق RF-SOI مقاس 300 مم، مما حقق اختراقًا كبيرًا في تكنولوجيا التصنيع المحلية مقاس 300 مم SOI من الصفر.
من أجل إعداد ركيزة منخفضة الأكسجين وعالية المقاومة مناسبة لـ 300 مم RF-SOI، قام الفريق بشكل مستقل بتطوير نموذج ثلاثي الأبعاد لنمو الحرارة ونقل الكتلة البلوري مقترنًا بمجال مغناطيسي عرضي، ولأول مرة كشفوا عن آلية تأثير التيار المستحث البلوري على الحمل الحراري ونقل الحرارة والكتلة في ذوبان السيليكون وآلية نقل شوائب الأكسجين بالقرب من واجهة التبلور. تم نشر النتائج ذات الصلة في أفضل المجلات في مجال علم البلورات، "Crystalgrowth & Design" (23، 4480-4490، 2023) و"Cryst Eng Comm" (25، 3493-3500، 2023، مقالة غلاف). استنادًا إلى نتيجة المحاكاة هذه لتوجيه عملية سحب البلورات، تم أخيرًا إعداد ركيزة منخفضة الأكسجين وعالية المقاومة مناسبة لـ 300 مم RF-SOI، مع محتوى أكسجين أقل من 5ppma ومقاومة أكبر من 5000ohm.cm. تم نشر النتائج ذات الصلة في "AppliedPhysicsLetters" (122، 112102، 2023) و"AppliedPhysicsExpress" (16،031003، 2023).
يعد استخدام طبقة البولي سيليكون كطبقة محاصرة للشحنة تقنية أساسية لتحسين أداء الترددات الراديوية للأجهزة في RF-SOI. ترتبط المعلمات مثل حجم الحبوب، والاتجاه، وتوزيع حدود الحبوب، ومقاومة البولي سيليكون ارتباطًا وثيقًا بأداء محاصرة الشحنة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا للبنية المركبة للبولي سيليكون/السيليكون، من الصعب للغاية التحكم في إجهاد رقاقة السيليكون. وجد الفريق نافذة عملية مناسبة لتصنيع طبقات البولي سيليكون المناسبة لرقائق RF-SOI مقاس 300 مم، وحقق تعديلًا صناعيًا لسمك طبقة البولي سيليكون وحجم الحبوب واتجاه البلورة والضغط. تم نشر النتائج ذات الصلة في "علوم وتكنولوجيا أشباه الموصلات" (38,095002، 2023)، "مجلة ECS لعلوم وتكنولوجيا الحالة الصلبة" (7، P35-P37، 2018)، "رسائل الفيزياء الصينية" (34، 068101، 2017؛ 35، 047302، 2018) والمجلات الأخرى. يوضح الشكل 1 (أ) صورة SEM لسطح فيلم البولي سيليكون المودع؛ يوضح الشكل 1 (ب) بنية TEM المقطعية للبولي سيليكون؛ يوضح الشكل 1 (ج) توزيع المقاومة الطولية لفيلم البولي سيليكون والركيزة.
الشكل 1. (أ) صورة SEM لسطح فيلم البولي سيليكون؛ (ب) توزيع المقاومة القريبة من السطح لفيلم البولي سيليكون؛
الشكل (ج) توزيع المقاومة الطولية لفيلم البولي سيليكون والركيزة
أثناء عملية تحضير رقاقة RF-SOI مقاس 300 مم، قمنا بشكل مستقل بتطوير عملية استواء غير متصلة تعتمد على المعالجة الحرارية بدرجة حرارة عالية لتحقيق استواء سطح المستوى الذري لرقاقة SOI. يُظهر الشكل 2 (أ) أول رقاقة RF-SOI محلية مقاس 300 مم تم تطويرها بواسطة الفريق؛ الشكل 2 (ب) عبارة عن صورة TEM مستعرضة لرقاقة RF-SOI، التي تحتوي على هيكل من أربع طبقات بما في ذلك طبقة محاصرة شحنة البولي سيليكون؛ يوضح الشكل 2 (ج) أن القيمة المركزية لسمك السيليكون النهائي للطبقة العليا من رقاقة RF-SOI هي 75 نانومتر؛ يوضح الشكل 2 (د) أن خشونة سطح رقاقة RF-SOI أقل من 0.2 نانومتر.
الشكل 2. (أ) أول رقاقة RF-SOI في الصين مقاس 300 مم؛ ( ب ) صورة TEM المقطع العرضي لرقاقة RF-SOI ؛ (ج) توزيع سماكة قبة رقاقة السيليكون RF-SOI؛ ( د ) صورة AFM لسطح رقاقة RF-SOI
في الوقت الحاضر، أصبحت رقائق RF-SOI هي المادة الأساسية الرئيسية لتطبيقات الترددات الراديوية، حيث تمثل أكثر من 90% من حصة السوق من رقائق الواجهة الأمامية للترددات الراديوية مثل المفاتيح ومكبرات الصوت والموالفات منخفضة الضوضاء. ومع الإطلاق الكامل لشبكات الجيل الخامس، يستمر الطلب على وحدات الترددات اللاسلكية في المحطات المتنقلة في التزايد. تنتقل عملية تصنيع شرائح الواجهة الأمامية للترددات اللاسلكية من 200 مم إلى 300 مم RF-SOI. باغتنام هذه الفرصة، تعمل شركات تصنيع الدوائر المتكاملة المحلية أيضًا على توسيع قدرات مسبك عملية RF-SOI مقاس 300 مم. لذلك، فإن الإعداد المستقل لرقائق RF-SOI مقاس 300 مم سيعزز بشكل فعال التطوير المنسق والسريع لتصميم شرائح RF-SOI المحلي بالكامل، وسلسلة صناعة المسبك والتعبئة والتغليف، ويوفر ضمانًا قويًا لأمن التوريد لرقائق SOI المحلية.
وصول:
جينغدونغ مول