Neden yarı yalıtımlı SiC substrat temiz odası ek elektromanyetik koruma gerektirir?

Yarı yalıtımlı SiC substratlarının tipik olarak daha yüksek bir dirençleri vardır.1×107 Ω·cmve yaygın olarak kullanılırlar5G RF güç amplifikatörleri, yüksek frekanslı cihazlar ve baz istasyonu bileşenleriİletici SiC substratlarının aksine, yarı yalıtım substratları yüksek elektrik dirençleri nedeniyle elektromanyetik müdahaleye (EMI) ve elektrostatik birikime farklı tepkiler gösterir..

Bu nedenle, yarı yalıtımlı SiC substrat üretimi için tasarlanmış bir temiz oda, sadece geleneksel kirlilik kontrolü değil, ayrıca ekElektromanyetik koruma önlemleriSüreç istikrarını ve cihaz verimini sağlamak için.

1. Yarım yalıtımlı SiC substratlarında elektromanyetik duyarlılık kaynakları

Yarım yalıtımlı SiC substratları, yüksek direnç elde ederekVanadyum telafi dopingya daİçsel hata telafi mekanizmalarıDerin seviyedeki kirliliklerin ve kristal kusurlarının konsantrasyonu ve dağılımı, alt katman boyunca direnç birliğini doğrudan etkiler.

İşleme ve denetim sırasında, substratlar çevre ortamından üretilen elektromanyetik alanlara maruz kalır.Bu dış elektromanyetik alanlar, yarı yalıtımlı SiC substratı içinde yük yeniden dağıtımını tetikleyebilir..

Temiz odalardaki potansiyel elektromanyetik kaynaklar şunlardır:

• Değişken frekanslı sürücüler (VFD)
• Motorlar ve hareket kontrol sistemleri
• Fan filtre birimleri (FFU)
• İyonlaştırıcılar
• Işık balastları
• Kablosuz iletişim cihazları

Bu kaynaklar arasında değişen elektromanyetik alanlar üretir50 Hz güç frekansı alanları GHz seviyesindeki RF sinyallerine.

Değişen elektromanyetik alanlara maruz kaldığında, indüklenmiş yükler ve yerel akım etkileri, altlığın yüzey elektrik potansiyelini değiştirebilir.

Substrat yüzey potansiyelindeki değişiklikler aşağıda bulunan yarı iletken süreçleri etkileyebilir:

• Fotolitografi:
  Yarı yalıtımlı SiC substratları fotoresist kaplama için taşıyıcı olarak hizmet eder. Benzersiz yüzey potansiyeli fotoresist yayılma davranışını etkileyebilir ve bu da kaplamanın kalınlığındaki değişime neden olabilir.
• Kimyasal Mekanik düzleştirme (CMP):
  Yüzey potansiyelindeki değişiklikler, abrazif parçacık emilimini ve katman yüzeyiyle kiriş etkileşimini etkileyebilir ve cilalama tekdüzeliğini etkileyebilir.
• Denetim süreçleri:
  Elektron ışını ve iyon ışını denetim sistemleri elektromanyetik rahatsızlıklara duyarlıdır. Yüzey potansiyel dalgalanmaları görüntüleme doğruluğunu ve ölçüm istikrarını azaltabilir.

2Elektromanyetik Koruma Alanlarının Seçimi

Yarı yalıtımlı SiC substrat temiz odası, tüm tesis boyunca elektromanyetik koruma gerektirmez. Koruma gereksinimleri aşağıdakilere göre belirlenmelidir:

• Substrata maruz kalma koşulları
• Süreç hassasiyeti
• Ekipmanın elektromanyetik duyarlılığı

Substratlar mühürlenmiş levha taşıyıcılarının içinde kalırsa, taşıyıcıların kendileri belirli bir seviyede elektromanyetik koruma sağlar.

Wafer taşıyıcıları şunları kullanabilir:

• İletici polimer malzemeler
• Metal kaplamalı polimer yapılar

Taşıyıcı koruma da elektrikle topraklanmış olmalıdır.

Bununla birlikte, substratlar taşıyıcılardan çıkarıldıktan ve doğrudan temiz oda ortamına maruz bırakıldıktan sonra, temiz oda koruma yapısı tarafından elektromanyetik koruma sağlanmalıdır.

Aşağıdaki alanlar öncelikli elektromanyetik koruma gerektirir:

Fotolitografi Alanı

Fotoresist kaplama sonrasında, alt katman yüzeyi elektrik potansiyel değişimlerine karşı son derece hassas hale gelir. Elektromanyetik kalkan kaplamanın tekdüzeliğini ve litografi doğruluğunu korumaya yardımcı olur.

CMP Bölgesi

Yüzey potansiyeli kontrolü, sabit çamur davranışını ve cilalama tutarlılığını korumak için önemlidir.

Denetim Alanı

Elektron ışını ve iyon ışını denetim ekipmanları elektromanyetik müdahaleye karşı son derece duyarlıdır.

Buna kıyasla,Altyapı depolama alanları ve aktarım koridorları genellikle daha düşük koruma gereksinimlerine sahiptir, çünkü altyapılar nakliye ve depolama sırasında elektromanyetik koruma taşıyıcılarının içinde kalır..

3Elektromanyetik Koruma Katmanı Tasarımı

Temiz oda elektromanyetik koruma yapıları tipik olarak şunları kullanır:

• Metal plakalar
• Metal ağ katmanları
• Gömülü iletken koruma yapıları

Duvarlara, tavanlara ve zeminlere yerleştirilmiştir.

Genel koruma malzemeleri şunlardır:

• Bakır folyo
• Galvanizli çelik levhalar
• Paslanmaz çelik plakaları

Koruyucu malzemenin kalınlığı ve yapısı, gerekli koruyucu etkinliğe göre belirlenir.

Hedef koruma etkinliği

Koruma performansı farklı frekans aralıkları uyarınca belirlenmelidir:

Hedef değerler, belirli frekanslarda elektromanyetik maruz kalmanın işlem verimini etkileyecek kadar yeterli indüksiyon yükü üretebildiğine dayanarak belirlenir.

Koruma katmanının elektrik sürekliliği

Koruma yapısı sürekli elektrik iletkenliğini korumalıdır.

Gereksinimler şunları içerir:

• Koruyucu panel eklemleri iletken dikişler veya iletken yapışkan bantlar kullanmalıdır.
• Çakışan genişlik ≥50 mm olmalıdır.
• Koruma yapılarındaki açıklıklar dalga kılavuzu havalandırma pencereleri kullanmalıdır.
• Kapılar iletken sızdırma bantlarıyla donatılmalıdır.
• Kapı çerçeveleri ve mühür bandları kapalıyken tam perimetre elektrik teması sürdürmelidir.

Yerleştirme Tasarımı

Koruyucu katmanTek nokta topraklama.

Önerilen yerleştirme koşulları:

• Düşük impedanslı topraklama sistemi
• Yer direnci ≤1 Ω

Birden fazla topraklama noktası toprak döngüleri oluşturabilir.

4Temiz Oda İçindeki Elektromanyetik Kirlilik Kaynaklarının Yönetimi

Temiz odaların içindeki elektrikli ekipmanlar elektromanyetik müdahalelerin en büyük kaynağıdır.

Potansiyel EMI kaynakları şunlardır:

• FFU motorları
• İyonlaştırıcılar
• Wafer transfer motorları
• Işık balastları

Korumalı alanların içinde kurulan ekipmanlar elektromanyetik emisyon değerlendirmesine tabi tutulmalıdır.

Tavsiye edilen ekipman seçimi:

FFU Sistemleri

Kullanımıfırçasız DC motorlarElektromanyetik emisyonları azaltmak için AC motorları yerine.

İyonlaştırıcılar

Yüksek frekanslı elektromanyetik gürültü oluşturabilecek pulslu AC iyonizatörlerinin yerine sabit DC iyonizatörleri kullanın.

Işıklandırma Sistemleri

Floresan lamba balastları tarafından üretilen güç frekanslı manyetik alanları en aza indirmek için DC sürücüleri ile LED aydınlatma kullanın.

Aygıtların topraklanması ve kabloların korunması

Ekipmanın metal kabukları topraklanmalıdır.

Uygun yere bağlama:

• Ekipman yüzeylerinden gelen elektromanyetik radyasyonu azaltır
• Elektrostatik yük birikmesini önler

Kablo yönetimi önerisi:

• Elektrik kabloları: her iki ucu da topraklanmış koruma kabloları
• Sinyal kabloları: tek uçlu topraklama ile bükülmüş çift koruma kabloları

5Elektrostatik Kontrol ve Elektromanyetik Koruma Arasındaki Koordinasyon

Yarı yalıtımlı SiC substratlarında elektrostatik birikim, elektromanyetik koruma ile yakından ilişkilidir.

Yüzey elektrostatik yükleri yerel elektrik alanları üretebilir. Dış elektromanyetik alanlarla birleştirildiğinde, bu etkileri yüzey potansiyelinin eşitsizliğini artırabilir.

İyonlaştırıcı ve Kalkan Koordinasyonu

Koruma alanları içindeki iyonlaştırıcılar koruma topraklama sistemi ile birlikte tasarlanmalıdır.

İyonlaştırıcılar yüzey yüklerini nötralize eden iyon çiftleri üretir.

Bu akımlar genellikle topraklama sisteminde ölçülebilir gerilim düşüşleri üretmese de, iyonlaştırıcı yerleştirilmesi şunları sağlamalıdır:

• Altyapı işleme alanlarının tam iyon kapsamı
• Koruyucu yüzeylere doğru doğrudan iyon hava akışı yok

Tekbir Sistem

Aşağıdaki topraklama sistemleri ortak bir topraklama ağı paylaşmalıdır:

• Elektromanyetik koruma topraklama
• Ekipmanın topraklanması
• ESD koruma topraklama
• Temiz oda ekipotansiyel topraklama

Bağımsız topraklama sistemleri arasındaki potansiyel farklılıklar toprak akımları üretebilir. Bu akımlar kalkan yapısının içinde manyetik alanlar oluşturabilir ve kalkan performansını azaltabilir.

6Elektromanyetik kalkan etkinliğinin doğrulanması

Kurulumdan sonra, koruma sistemi elektromanyetik koruma etkinliği testine tabi tutulmalıdır.

Test sıklık aralığı şunları içermelidir:

• Güç frekanslı manyetik alanlar
• RF elektrik alanları
• Mikrodalga frekansları

Ölçüm noktaları şunları içermelidir:

• Koruyucu panel eklemleri
• Kapı boşlukları
• Açık alanlar
• Kritik süreç yerleri

Test Yöntemi

Koruma etkinliği test standartlarına göre:

1. İletişim antenleri korunmuş alanın dışında yerleştirilmiştir.
2. Alıcı anten, içindeki birçok noktada elektromanyetik alanın kuvvetini ölçer.
3. Hedef kalkanlama seviyelerini karşılayamayan yerler tespit edilir ve güçlendirilir.
4. Doğrulama testi, iyileştirmeden sonra yapılır.

Düzenli Yeniden Deneme

Koruma etkinliği zamanla aşağıdakiler nedeniyle azalır:

• İletici dikişlerin yaşlanması
• Kapı mühürlerinin esneklik kaybı
• Eklemlerin mekanik bozulması

Tekrar test döngüsü aşağıdakilere göre belirlenmelidir:

• Substratın elektromanyetik hassasiyeti
• Koruyucu malzemenin yaşlanma özellikleri

Tipik sıklık:

Her 12 yılda bir

7Temiz Oda Bölgeleştirme ve Koruma Gereksinimleri

8Sonuç.

Yarı yalıtımlı SiC substratlarının yüksek direnci, temiz oda ortamlarında elektromanyetik müdahaleye ve elektrostatik birikime karşı daha duyarlı hale getirir.

Substrat yüzey potansiyelindeki değişiklikler aşağıdakileri etkileyebilir:

• Fotoresist kaplama tekilliği
• CMP cilalama istikrarı
• Elektron ışını kontrolünün doğruluğu

Bu nedenle, elektromanyetik koruma gereksinimleri, süreç hassasiyetine göre tanımlanmalıdır.

Kritik alanlar:

• Fotolitografi bölgeleri
• CMP alanları
• Denetim alanları

bina düzeyinde elektromanyetik koruma yapıları içermelidir.

Koruma etkinlik hedefleri güç frekansı, RF ve mikrodalga aralıkları için ayrı olarak belirtilmelidir.Koruma yapısı elektrik sürekliliğini korumalı ve tek noktalı topraklama kullanmalıdır..

İç elektromanyetik kirlilik kaynakları, ekipman seçimi, topraklama tasarımı ve kablo koruma yönetimi yoluyla kontrol edilmelidir.

Elektromanyetik koruma ve elektrostatik koruma tek bir topraklama ağı ile entegre bir sistem olarak tasarlanmalıdır.uzun vadeli süreç istikrarını ve yarı iletken verim performansını sağlamak için kalkan etkinliği doğrulanmalı ve periyodik olarak tekrar test edilmelidir..