E difficultà tecniche in a produzzione in massa stabile di wafers di carburu di siliciu d'alta qualità cù prestazioni stabili includenu:
1) Siccomu i cristalli anu bisognu à cultivà in un ambiente sigillatu à alta temperatura sopra à 2000 ° C, i requisiti di cuntrollu di temperatura sò estremamente altu;
2) Siccomu u carburu di siliciu hà più di 200 strutture di cristalli, ma solu uni pochi di strutture di carburu di siliciu monocristalli sò i materiali semiconduttori necessarii, u rapportu silicu-à-carbonu, u gradiente di temperatura di crescita è a crescita di cristalli deve esse cuntrullati precisamente durante u prucessu di crescita di cristalli. Parametri cum'è a velocità è a pressione di u flussu d'aria;
3) Sottu à u metudu di trasmissione di a fase di vapore, a tecnulugia di espansione di diametru di a crescita di cristalli di carburu di siliciu hè assai difficiule;
4) A durezza di u carburu di siliciu hè vicinu à quella di u diamante, è e tecniche di taglio, macinazione è lucidatura sò difficili.
Wafers epitassiali SiC: generalmente fabbricati da u metudu di deposizione di vapore chimicu (CVD). Sicondu diversi tipi di doping, sò divisi in wafers epitassiali n-type è p-type. Domestic Hantian Tiancheng è Dongguan Tianyu ponu digià furnisce wafers epitaxial SiC 4-inch / 6-inch. Per l'epitassia SiC, hè difficiule di cuntrullà in u campu d'alta tensione, è a qualità di l'epitassia SiC hà un impattu maiò in i dispositi SiC. Inoltre, l'equipaggiu epitaxial hè monopolizatu da e quattru cumpagnie principali in l'industria: Axitron, LPE, TEL è Nuflare.
Epitaxial di carburu di siliciuwafer si riferisce à una wafer di carburu di siliciu in u quale una sola film di cristallu (capa epitaxiale) cù certi requisiti è u listessu chì u cristallu di sustrato hè cultivatu nantu à u sustrato originale di carburu di silicium. A crescita epitassiale usa principalmente l'equipaggiu CVD (Deposizione di Vapore Chimica) o l'equipaggiu MBE (Molecular Beam Epitaxy). Siccomu i dispositi di carburu di siliciu sò fabbricati direttamente in u stratu epitaxial, a qualità di u stratu epitaxial affetta direttamente u rendiment è u rendiment di u dispusitivu. Cum'è a tensione di resistenza à u funziunamentu di u dispusitivu cuntinueghja à aumentà, u gruixu di u stratu epitaxial currispundente diventa più grossu è u cuntrollu diventa più difficult.Generally, quandu a tensione hè intornu à 600V, u gruixu di a capa epitaxial necessariu hè di circa 6 microns; quandu a tensione hè trà 1200-1700V, u gruixu di a capa epitaxial necessaria righjunghji 10-15 microns. Se a tensione righjunghji più di 10.000 volti, un gruixu di strati epitassiali di più di 100 microni pò esse necessariu. Siccomu u spessore di a capa epitaxial cuntinueghja à aumentà, diventa sempre più difficiuli di cuntrullà l'uniformità di u spessore è di a resistività è a densità di difetti.
Dispositivi SiC: Internaziunale, 600 ~ 1700V SiC SBD è MOSFET sò stati industrializzati. I prudutti mainstream operanu à livelli di tensione sottu 1200V è adopranu principalmente l'imballu TO. In termini di prezzi, i prudutti SiC nantu à u mercatu internaziunale sò prezzu à circa 5-6 volte più altu ch'è i so contraparti Si. Tuttavia, i prezzi sò diminuite à un ritmu annu di 10%. cù l'espansione di i materiali upstream è a produzzione di u dispositivu in i prossimi 2-3 anni, l'offerta di u mercatu aumenterà, purtendu à più riduzioni di prezzu. Hè previstu chì quandu u prezzu righjunghji 2-3 volte quellu di i prudutti di Si, i vantaghji purtati da i costi di u sistema ridotti è a prestazione mejorata hà da guidà gradualmente SiC per occupà u spaziu di u mercatu di i dispositi Si.
L'imballu tradiziunale hè basatu annantu à sustrati basati in siliciu, mentri i materiali semiconduttori di terza generazione necessitanu un disignu completamente novu. L'usu di strutture tradiziunali di imballaggio basate in silicuu per i dispositi di putenza à banda larga pò intruduce novi prublemi è sfide ligati à a frequenza, a gestione termica è l'affidabilità. I dispositi di putenza SiC sò più sensibili à a capacità parassita è l'induttanza. Paragunatu à i dispositi Si, i chips di putenza SiC anu una velocità di cunversione più veloce, chì pò purtà à overshoot, oscillazione, aumentu di perdite di commutazione, è ancu disfunzioni di u dispositivu. Inoltre, i dispositi di putenza SiC operanu à temperature più elevate, chì necessitanu tecniche di gestione termale più avanzate.
Una varietà di strutture diverse sò state sviluppate in u campu di l'imballaggio di putenza di semiconductor wide-bandgap. L'imballaggio tradiziunale di moduli di putenza basatu in Si ùn hè più adattatu. In ordine per risolve i prublemi di paràmetri elevati parassiti è scarsa efficienza di dissipazione di calore di l'imballaggio di modulu di putenza tradiziunale basatu in Si, l'imballaggio di u modulu di putenza SiC adopta l'interconnessione wireless è a tecnulugia di rinfrescante à doppia latu in a so struttura, è ancu adopra i materiali di sustrato cù una migliore termica. conductivity, è pruvatu à integrà capacitors decoupling, sensors temperature / currenti, è circuiti di drive in a struttura di u modulu, è hà sviluppatu una varietà di tecnulugii di imballaggio moduli diffirenti. Inoltre, ci sò alti ostaculi tecnichi à a fabricazione di i dispositi SiC è i costi di produzzione sò alti.
I dispositi di carburu di siliciu sò pruduciuti dipositu strati epitassiali nantu à un sustrato di carburu di siliciu attraversu CVD. U prucessu implica pulizia, ossidazione, fotolitografia, incisione, spogliatura di fotoresist, implantazione di ioni, deposizione chimica di vapore di nitruru di siliciu, lucidatura, sputtering, è successive fasi di trasfurmazioni per furmà a struttura di u dispusitivu nantu à u sustrato di cristallo SiC. Tipi principali di dispositivi di putenza SiC includenu diodi SiC, transistor SiC è moduli di putenza SiC. A causa di fattori cum'è a lentezza di a produzzione di materiale upstream è i tassi di rendiment bassu, i dispositi di carburu di siliciu anu costi di fabricazione relativamente elevati.
Inoltre, a fabricazione di dispositivi di carburu di siliciu hà certe difficultà tecniche:
1) Hè necessariu di sviluppà un prucessu specificu chì hè coherente cù e caratteristiche di i materiali di carburu di siliciu. Per esempiu: SiC hà un altu puntu di fusione, chì rende a diffusione termale tradiziunale inefficace. Hè necessariu di utilizà u metudu di doping di implantazione di ioni è cuntrullà accuratamente i paràmetri cum'è a temperatura, a tarifa di riscaldamentu, a durata è u flussu di gas; SiC hè inerte à i solventi chimichi. I metudi cum'è l'incisione secca deve esse usatu, è i materiali di maschera, i mischi di gas, u cuntrollu di a pendenza di u muru laterale, a tarifa di incisione, a rugosità di u muru laterale, etc., deve esse ottimisatu è sviluppatu;
2) A fabricazione di l'elettrodi metallichi nantu à i wafers di carburu di silicium richiede una resistenza di cuntattu sottu 10-5Ω2. I materiali di l'elettrodi chì rispondenu à i requisiti, Ni è Al, anu una stabilità termale povira sopra 100 ° C, ma Al / Ni hà una stabilità termale megliu. A resistenza specifica di u cuntattu di u materiale di l'elettrodu compositu /W/Au hè 10-3Ω2 più altu;
3) SiC hà una alta usura di taglio, è a durezza di SiC hè seconda solu à u diamante, chì mette in avanti esigenze più elevate per u taglio, a macinazione, a lucidatura è altre tecnulugia.
Inoltre, i dispositi di putenza di carburu di siliciu di trinchera sò più difficiuli di fabricà. Sicondu e diverse strutture di u dispositivu, i dispositi di putenza di carburu di silicuu ponu esse divisu principarmenti in dispusitivi planari è dispositivi di trinchera. I dispusitivi di putenza di carburu di silicuu planari anu una bona cunsistenza di unità è un prucessu di fabricazione simplice, ma sò propensi à l'effettu JFET è anu una alta capacità parassita è resistenza à u statu. In cunfrontu cù i dispositi planari, i dispositi di putenza di carburu di silicuu di trinchera anu una cunsistenza unità più bassa è anu un prucessu di fabricazione più cumplessu. In ogni casu, a struttura di trinchera conduce à aumentà a densità di unità di u dispusitivu è hè menu prubabile di pruduce l'effettu JFET, chì hè benefica per risolve u prublema di a mobilità di u canali. Havi proprietà eccellenti cum'è una piccula resistenza, una piccula capacità parassita, è un bassu cunsumu d'energia di commutazione. Havi vantaghji significativi in u costu è u rendiment è hè diventatu a direzzione principale di u sviluppu di i dispositi di putenza di carburu di siliciu. Sicondu u situ web ufficiale di Rohm, a struttura ROHM Gen3 (struttura Gen1 Trench) hè solu 75% di l'area di chip Gen2 (Plannar2), è a resistenza di a struttura ROHM Gen3 hè ridutta da 50% sottu a stessa dimensione di chip.
Sustrato di carburu di siliciu, epitassi, front-end, spese di R & D è altri contanu rispettivamente per 47%, 23%, 19%, 6% è 5% di u costu di fabricazione di i dispositi di carburu di silicium.
Infine, ci concentreremu nantu à l'abbattimentu di e barriere tecniche di i sustrati in a catena di l'industria di carburu di siliciu.
U prucessu di pruduzzione di sustrati di carburu di siliciu hè simile à quellu di sustrati basati in siliciu, ma più difficiuli.
U prucessu di fabricazione di sustrato di carburu di siliciu generalmente include sintesi di materia prima, crescita di cristalli, trasfurmazioni di lingotti, taglio di lingotti, macinazione di wafer, lucidatura, pulizia è altri ligami.
U stadiu di crescita di cristalli hè u core di tuttu u prucessu, è questu passu determina e proprietà elettriche di u sustrato di carburu di siliciu.
I materiali di carburu di siliciu sò difficiuli di cultivà in a fase liquida in cundizioni normali. U metudu di crescita in fase di vapore populari in u mercatu oghje hà una temperatura di crescita sopra 2300 ° C è richiede un cuntrollu precisu di a temperatura di crescita. U prucessu di u funziunamentu tutale hè quasi difficiule à osservà. Un ligeru errore porta à u scrapping di u produttu. In paragone, i materiali di siliciu necessitanu solu 1600 ℃, chì hè assai più bassu. A preparazione di substrati di carburu di siliciu face ancu difficultà cum'è a crescita di cristalli lente è esigenze di forma di cristalli elevati. A crescita di wafer di carburu di siliciu dura da 7 à 10 ghjorni, mentre chì a tira di l'asta di siliciu dura solu 2 ghjorni è mezu. Inoltre, u carburu di siliciu hè un materiale chì a durezza hè seconda solu à u diamante. Perderà assai durante u tagliu, a macinazione è a lucidatura, è u rapportu di pruduzzioni hè solu 60%.
Sapemu chì a tendenza hè di aumentà a dimensione di i sustrati di carburu di silicuu, cum'è a dimensione cuntinueghja à aumentà, i requisiti per a tecnulugia di espansione di diametru sò sempre più alti. Hè bisognu di una cumminazione di vari elementi di cuntrollu tecnicu per ottene una crescita iterativa di cristalli.
Tempu di Post: 22-May-2024