Unsa ang mga teknikal nga babag sa silicon carbide?Ⅱ

Ang mga teknikal nga kalisud sa stably mass-producing taas nga kalidad nga silicon carbide wafers nga adunay lig-on nga performance naglakip sa:

1) Tungod kay ang mga kristal kinahanglan nga motubo sa usa ka taas nga temperatura nga silyado nga palibot sa ibabaw sa 2000 ° C, ang mga kinahanglanon sa pagkontrol sa temperatura hilabihan ka taas;
2) Tungod kay ang silicon carbide adunay labaw pa sa 200 nga kristal nga mga istruktura, apan pipila ra nga mga istruktura sa single-crystal silicon carbide ang gikinahanglan nga mga materyales sa semiconductor, ang silicon-to-carbon ratio, gradient sa temperatura sa pagtubo, ug ang pagtubo sa kristal kinahanglan nga tukma nga kontrolon sa panahon. ang proseso sa pagtubo sa kristal. Mga parametro sama sa katulin ug presyur sa agos sa hangin;
3) Ubos sa alisngaw phase transmission pamaagi, ang diametro pagpalapad teknolohiya sa silicon carbide kristal nga pagtubo mao ang hilabihan lisud nga;
4) Ang katig-a sa silicon carbide duol sa diamante, ug ang pagputol, paggaling, ug pagpasinaw nga mga teknik lisud.

SiC epitaxial wafers: kasagaran gihimo pinaagi sa chemical vapor deposition (CVD) nga pamaagi. Sumala sa lainlaing mga tipo sa doping, gibahin kini sa n-type ug p-type nga epitaxial wafers. Ang Domestic Hantian Tiancheng ug Dongguan Tianyu makahatag na og 4-inch/6-inch SiC epitaxial wafers. Alang sa SiC epitaxy, lisud nga kontrolon sa taas nga boltahe nga uma, ug ang kalidad sa SiC epitaxy adunay mas dako nga epekto sa mga aparato sa SiC. Dugang pa, ang mga kagamitan sa epitaxial gi-monopolyo sa upat nga nanguna nga mga kompanya sa industriya: Axitron, LPE, TEL ug Nuflare.

Silicon carbide epitaxialAng wafer nagtumong sa usa ka silicon carbide wafer diin ang usa ka kristal nga pelikula (epitaxial layer) nga adunay piho nga mga kinahanglanon ug parehas sa substrate nga kristal nga gipatubo sa orihinal nga silicon carbide substrate. Ang pagtubo sa epitaxial kasagaran naggamit sa CVD (Chemical Vapor Deposition,) nga kagamitan o kagamitan sa MBE (Molecular Beam Epitaxy). Tungod kay ang mga aparato sa silicon carbide direkta nga gihimo sa epitaxial layer, ang kalidad sa epitaxial layer direkta nga nakaapekto sa pasundayag ug abot sa aparato. Samtang ang boltahe nga makasukol sa performance sa device nagpadayon sa pagdugang, ang gibag-on sa katugbang nga epitaxial layer mahimong mas baga ug ang kontrol mahimong mas lisud.Sa kinatibuk-an, sa diha nga ang boltahe sa palibot 600V, ang gikinahanglan nga epitaxial layer gibag-on mao ang mahitungod sa 6 microns; kung ang boltahe tali sa 1200-1700V, ang gikinahanglan nga gibag-on nga epitaxial layer moabot sa 10-15 microns. Kung ang boltahe moabot sa labaw sa 10,000 volts, ang usa ka epitaxial layer nga gibag-on nga labaw sa 100 microns mahimong gikinahanglan. Samtang ang gibag-on sa epitaxial layer nagpadayon sa pagdugang, kini nahimong mas lisud sa pagkontrolar sa gibag-on ug resistivity pagkaparehas ug depekto density.

Mga aparato sa SiC: Sa internasyonal, ang 600 ~ 1700V SiC SBD ug MOSFET nahimo nang industriyalisado. Ang mainstream nga mga produkto naglihok sa lebel sa boltahe nga ubos sa 1200V ug nag-una nga nagsagop sa TO packaging. Sa mga termino sa pagpresyo, ang mga produkto sa SiC sa internasyonal nga merkado gipresyohan mga 5-6 ka beses nga mas taas kaysa sa ilang mga katugbang sa Si. Bisan pa, ang mga presyo nagkunhod sa usa ka tinuig nga rate nga 10%. uban sa pagpalapad sa upstream nga mga materyales ug produksyon sa device sa sunod nga 2-3 ka tuig, ang suplay sa merkado modaghan, nga mosangpot sa dugang nga pagkunhod sa presyo. Gilauman nga kung ang presyo moabot sa 2-3 ka pilo sa mga produkto sa Si, ang mga bentaha nga gidala sa pagkunhod sa mga gasto sa sistema ug pag-uswag sa pasundayag hinay-hinay nga magduso sa SiC aron ma-okupar ang wanang sa merkado sa mga aparato sa Si.
Ang tradisyonal nga pakete gibase sa mga substrate nga nakabase sa silicon, samtang ang mga materyal nga semiconductor sa ikatulo nga henerasyon nanginahanglan usa ka bag-ong disenyo. Ang paggamit sa tradisyonal nga silicon-based nga mga istruktura sa packaging para sa lapad nga bandgap nga mga power device mahimong makapakilala sa mga bag-ong isyu ug mga hagit nga may kalabutan sa frequency, thermal management, ug kasaligan. Ang mga aparato sa gahum sa SiC mas sensitibo sa kapasidad sa parasito ug inductance. Kung itandi sa mga Si device, ang SiC power chips adunay mas paspas nga switching speeds, nga mahimong mosangpot sa overshoot, oscillation, dugang nga switching loss, ug bisan ang device malfunctions. Dugang pa, ang mga aparato sa gahum sa SiC naglihok sa mas taas nga temperatura, nga nanginahanglan labi ka abante nga mga pamaagi sa pagdumala sa thermal.

Nagkalainlain nga mga istruktura ang naugmad sa natad sa lapad nga bandgap nga semiconductor power packaging. Ang tradisyonal nga Si-based power module packaging dili na angay. Aron masulbad ang mga problema sa taas nga mga parameter sa parasitiko ug dili maayo nga pagkawagtang sa kainit nga kahusayan sa tradisyonal nga Si-based power module packaging, ang SiC power module packaging nagsagop sa wireless interconnection ug double-side cooling technology sa istruktura niini, ug nagsagop usab sa substrate nga mga materyales nga adunay mas maayo nga thermal. conductivity, ug misulay sa pag-integrate sa mga decoupling capacitor, temperatura/kasamtangan nga mga sensor, ug mga sirkito sa pagmaneho ngadto sa istruktura sa module, ug nakaugmad ug lain-laing lain-laing mga teknolohiya sa pagputos sa module. Dugang pa, adunay taas nga teknikal nga mga babag sa paghimo sa aparato sa SiC ug taas ang gasto sa produksiyon.

Ang mga aparato nga silicone carbide gihimo pinaagi sa pagdeposito sa mga epitaxial layer sa usa ka substrate nga silicon carbide pinaagi sa CVD. Ang proseso naglakip sa paglimpyo, oksihenasyon, photolithography, pag-etching, pagtangtang sa photoresist, pag-implant sa ion, kemikal nga alisngaw nga deposition sa silicon nitride, pagpasinaw, pag-sputtering, ug sunod-sunod nga mga lakang sa pagproseso aron maporma ang istruktura sa aparato sa SiC nga usa ka kristal nga substrate. Ang mga panguna nga tipo sa mga aparato sa gahum sa SiC naglakip sa mga SiC diode, mga transistor sa SiC, ug mga module sa gahum sa SiC. Tungod sa mga hinungdan sama sa hinay nga katulin sa produksiyon sa materyal sa taas ug mubu nga rate sa ani, ang mga aparato nga silicon carbide adunay medyo taas nga gasto sa paghimo.

Dugang pa, ang paghimo sa aparato nga silicon carbide adunay pipila nga mga kalisud sa teknikal:

1) Gikinahanglan ang paghimo sa usa ka piho nga proseso nga nahiuyon sa mga kinaiya sa mga materyales sa silicon carbide. Pananglitan: Ang SiC adunay taas nga lebel sa pagkatunaw, nga naghimo sa tradisyonal nga thermal diffusion nga dili epektibo. Kinahanglan nga gamiton ang ion implantation doping nga pamaagi ug tukma nga pagkontrol sa mga parameter sama sa temperatura, rate sa pagpainit, gidugayon, ug pag-agos sa gas; Ang SiC inert sa kemikal nga mga solvent. Ang mga pamaagi sama sa dry etching kinahanglan gamiton, ug ang mga materyales sa maskara, gas mixtures, kontrol sa sidewall slope, etching rate, sidewall roughness, ug uban pa kinahanglan nga ma-optimize ug mapalambo;
2) Ang paghimo sa mga metal nga electrodes sa silicon carbide wafers nanginahanglan resistensya sa pagkontak sa ubos sa 10-5Ω2. Ang mga materyales sa electrode nga nakab-ot ang mga kinahanglanon, Ni ug Al, adunay dili maayo nga kalig-on sa kainit nga labaw sa 100 ° C, apan ang Al / Ni adunay mas maayo nga kalig-on sa kainit. Ang contact piho nga pagsukol sa / W / Au composite electrode nga materyal mao ang 10-3Ω2 mas taas;
3) Ang SiC adunay taas nga pagsul-ob sa pagputol, ug ang katig-a sa SiC ikaduha lamang sa diamante, nga nagbutang sa unahan sa mas taas nga mga kinahanglanon alang sa pagputol, paggaling, pagpasinaw ug uban pang mga teknolohiya.

Dugang pa, ang trench silicon carbide power device mas lisud sa paghimo. Sumala sa lainlaing mga istruktura sa aparato, ang mga aparato nga gahum sa silicon carbide mahimong bahinon sa mga planar nga aparato ug mga aparato sa trench. Ang planar silicon carbide power devices adunay maayo nga unit consistency ug simple nga proseso sa paggama, apan prone sa JFET effect ug adunay taas nga parasitic capacitance ug on-state resistance. Kung itandi sa mga planar device, ang trench silicon carbide power device adunay mas ubos nga unit consistency ug adunay mas komplikado nga proseso sa paggama. Bisan pa, ang istruktura sa trench makatabang sa pagdugang sa density sa yunit sa aparato ug dili kaayo mahimo ang epekto sa JFET, nga mapuslanon sa pagsulbad sa problema sa paglihok sa channel. Kini adunay maayo kaayo nga mga kabtangan sama sa gamay nga on-resistance, gamay nga parasitic capacitance, ug ubos nga switching energy consumption. Kini adunay hinungdanon nga gasto ug mga bentaha sa pasundayag ug nahimo nga panguna nga direksyon sa pag-uswag sa mga aparato nga gahum sa silicon carbide. Sumala sa opisyal nga website sa Rohm, ang istruktura sa ROHM Gen3 (Gen1 Trench structure) kay 75% lamang sa Gen2 (Plannar2) chip area, ug ang on-resistance sa ROHM Gen3 nga istruktura gikunhoran sa 50% ubos sa samang gidak-on sa chip.

Ang Silicon carbide substrate, epitaxy, front-end, R&D nga mga gasto ug uban pa nagkantidad sa 47%, 23%, 19%, 6% ug 5% sa gasto sa paggama sa mga silicon carbide device matag usa.

Sa katapusan, magpunting kami sa pagguba sa mga teknikal nga babag sa mga substrate sa kadena sa industriya sa silicon carbide.

Ang proseso sa produksiyon sa mga substrate sa silicon carbide parehas sa mga substrate nga nakabase sa silicon, apan labi ka lisud.
Ang proseso sa paghimo sa silicon carbide substrate sa kasagaran naglakip sa hilaw nga materyal nga synthesis, pagtubo sa kristal, pagproseso sa ingot, pagputol sa ingot, paggiling sa wafer, pagpasinaw, paglimpyo ug uban pang mga link.
Ang yugto sa pagtubo sa kristal mao ang kinauyokan sa tibuuk nga proseso, ug kini nga lakang nagtino sa mga elektrikal nga kabtangan sa substrate nga silicon carbide.

Ang mga materyales sa silikon carbide lisud nga motubo sa likido nga bahin sa ilawom sa normal nga mga kondisyon. Ang paagi sa pagtubo sa yugto sa singaw nga popular sa merkado karon adunay temperatura sa pagtubo nga labaw sa 2300 ° C ug nanginahanglan tukma nga pagkontrol sa temperatura sa pagtubo. Ang tibuuk nga proseso sa operasyon hapit lisud nga obserbahan. Ang usa ka gamay nga sayup mosangput sa pag-scrap sa produkto. Sa pagtandi, ang mga materyales sa silicon nagkinahanglan lamang og 1600 ℃, nga mas ubos. Ang pag-andam sa mga substrate sa silicon carbide nag-atubang usab sa mga kalisud sama sa hinay nga pagtubo sa kristal ug taas nga mga kinahanglanon sa porma sa kristal. Ang pagtubo sa silicone carbide wafer mokabat ug mga 7 hangtod 10 ka adlaw, samtang ang pagbira sa silicon rod mokabat lang ug 2 ug tunga ka adlaw. Dugang pa, ang silicon carbide usa ka materyal kansang katig-a ikaduha lamang sa diamante. Kini mawad-an og daghan sa panahon sa pagputol, paggaling, ug pagpasinaw, ug ang output ratio mao lamang ang 60%.

Nahibal-an namon nga ang uso mao ang pagdugang sa gidak-on sa mga substrate sa silicon carbide, tungod kay ang gidak-on nagpadayon sa pagdugang, ang mga kinahanglanon alang sa teknolohiya sa pagpalapad sa diameter nahimong mas taas ug mas taas. Nanginahanglan kini usa ka kombinasyon sa lainlaing mga elemento sa pagkontrol sa teknikal aron makab-ot ang pag-uswag sa mga kristal.