Учеными ЛЭТИ внедрены новейшие методики контроля качества полупроводников для производства электроники будущего

Внедренные методики оптической дефектоскопии пластин карбида кремния с дополненной и скорректированной библиотекой дефектов позволяют характеризовать SiC- пластины на высоком научно-производственном уровне в промышленных масштабах.

Одна из ключевых задач, которую СПбГЭТУ «ЛЭТИ» решает (совместно с индустриальными партнерами) в рамках программы развития «Приоритет 2030», — разработка и внедрение в промышленность новой компонентной базы электроники на основе карбида кремния, которая по надёжностии, компактностии, эффективностии и проч. является перспективной заменой кремниевым устройствам.

Однако серийный выпуск полупроводниковых приборов из карбида кремния требует не только организации производства, но и наличия высокоточных методов контроля качества сырья, пластин и готовых изделий. Для разработки таких технологий в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» организован дизайн-центр силовой электроники.

«Поскольку карбид кремния, в отличие от кремния, относительно новый материал, обеспечение его качества является первоочередной задачей. Это связано с тем, что одной из основных и до конца не решенных проблем, возникающих при эпитаксии активных 4H-SiC-слоев, является образование  дефектов, которые могут значительно  ухудшить параметры приборов. Несомненно, требуется 100-процентный контроль качества каждой пластины, т.к. стоимость материала и производства на его основе электронных компонентов, к сожалению, пока еще очень высоки. Существование даже небольшого количества дефектов сулит убытки для любого производителя. Для решения этой задачи специалистами нашего дизайн-центра внедрены методики контроля SiC-пластин, позволяющая фиксировать дефекты с последующим их картированием по поверхности. На сегодня по этому показателю мы первые в России».

Методики контроля реализуются на промышленной установке оптической дефектоскопии широкозонных полупроводников (к ним, в частности, относится карбид кремния). Все ведущие мировые производители SiC- и GaN-приборов оснащены данным  оборудованием.  В России это пока единственная установка.  Оптическая характеризация SiC-пластин диаметром до 200 мм осуществляется путем сопоставительного анализа измеренных данных с данными, имеющимися в библиотеке сравнения. Следует отметить, что благодаря многолетнему опыту ученых СПбГЭТУ «ЛЭТИ»  в области роста и характеризации карбида кремния, данная библиотека была дополнена и скорректирована.

«Сейчас мы совместно с ключевыми партнерами СПбГЭТУ «ЛЭТИ» из ГК «Элемент» работаем над лицензированием предложенной технологии, чтобы наш дизайн-центр мог официально давать заключения предприятиям о качестве карбида кремния, который для производства электроники они закупают как в России, так и за рубежом. Например, ГК «Элемент» в рамках проекта «Кубик» планирует в ближайшие годы запустить предприятие, серийно выпускающее диоды и транзисторы на основе карбида кремния. Предполагается, что там будет активно применяться наша технология».

Дизайн-центр силовой электроники поддержан грантом Минобрнауки России. Индустриальным партнером проекта выступает ГК «Элемент». Структурно дизайн-центр входит в состав Института силовой электроники и фотоники СПбГЭТУ «ЛЭТИ».