De technyske swierrichheden by it stabile massaprodusearjen fan heechweardige silisiumkarbidwafers mei stabile prestaasjes omfetsje:
1) Sûnt kristallen moatte groeie yn in hege temperatuer fersegele omjouwing boppe 2000 ° C, de temperatuer kontrôle easken binne ekstreem heech;
2) Om't silisiumkarbid mear as 200 kristalstruktueren hat, mar mar in pear struktueren fan single-kristal silisiumkarbid binne de fereaske semiconductor materialen, moatte de silisium-to-koalstof-ferhâlding, groeitemperatuergradient en kristalgroei krekt wurde regele tidens it proses fan kristalgroei. Parameters lykas snelheid en luchtstream druk;
3) Under de dampfaze-transmissionmetoade is de diameter-útwreidingstechnology fan silisiumkarbidkristalgroei ekstreem lestich;
4) De hurdens fan silisiumkarbid is tichtby dy fan diamant, en techniken foar snijen, slypjen en polearjen binne lestich.
SiC epitaksiale wafers: meastentiids makke troch gemyske dampdeposysje (CVD) metoade. Neffens ferskate dopingtypen binne se ferdield yn n-type en p-type epitaksiale wafels. Domestic Hantian Tiancheng en Dongguan Tianyu kinne al 4-inch/6-inch SiC epitaksiale wafers leverje. Foar SiC epitaksy is it lestich om te kontrolearjen yn it heechspanningsfjild, en de kwaliteit fan SiC epitaksy hat in gruttere ynfloed op SiC-apparaten. Boppedat wurdt epitaksiale apparatuer monopolisearre troch de fjouwer liedende bedriuwen yn 'e yndustry: Axitron, LPE, TEL en Nuflare.
Silisiumkarbid epitaksiaalwafer ferwiist nei in silisiumkarbidwafel wêryn in inkele kristalfilm (epitaxiale laach) mei bepaalde easken en itselde as it substraatkristal wurdt groeid op 'e oarspronklike silisiumkarbidsubstraat. Epitaksiale groei brûkt benammen CVD (Chemical Vapor Deposition, ) apparatuer of MBE (Molecular Beam Epitaxy) apparatuer. Sûnt silisiumkarbidapparaten direkt yn 'e epitaksiale laach wurde produsearre, hat de kwaliteit fan' e epitaksiale laach direkt ynfloed op de prestaasjes en opbringst fan it apparaat. As de spanning wjerstean prestaasjes fan it apparaat bliuwt te fergrutsjen, de dikte fan de oerienkommende epitaxial laach wurdt dikker en de kontrôle wurdt dreger. Algemien, as de spanning is om 600V, de fereaske epitaxial laach dikte is oer 6 microns; as de spanning is tusken 1200-1700V, berikt de fereaske epitaxial laach dikte 10-15 microns. As de spanning mear dan 10.000 volt berikt, kin in epitaksiale laachdikte fan mear as 100 mikrons nedich wêze. As de dikte fan 'e epitaksiale laach bliuwt te ferheegjen, wurdt it hieltyd dreger om dikte en wjerstânsuniformiteit en defektdichtheid te kontrolearjen.
SiC-apparaten: Ynternasjonaal binne 600 ~ 1700V SiC SBD en MOSFET yndustrialisearre. De mainstream-produkten wurkje op spanningsnivo's ûnder 1200V en nimme primêr TO-ferpakking oan. Yn termen fan prizen binne SiC-produkten op 'e ynternasjonale merk priis op sawat 5-6 kear heger dan har Si-tsjinhingers. De prizen falle lykwols mei in jierlikse taryf fan 10%. mei de útwreiding fan streamop materialen en apparaat produksje yn de kommende 2-3 jier, de merk oanbod sil tanimme, dy't liedt ta fierdere priis ferlegings. It wurdt ferwachte dat as de priis 2-3 kear berikt dy fan Si-produkten, de foardielen brocht troch fermindere systeemkosten en ferbettere prestaasjes sille SiC stadichoan driuwe om de merkromte fan Si-apparaten te besetten.
Tradisjoneel ferpakking is basearre op silisium-basearre substraten, wylst tredde-generaasje semiconductor materialen fereaskje in folslein nij ûntwerp. It brûken fan tradisjonele silisium-basearre ferpakkingsstruktueren foar machtapparaten mei brede bandgap kinne nije problemen en útdagings yntrodusearje yn ferbân mei frekwinsje, termyske behear, en betrouberens. SiC-krêftapparaten binne gefoeliger foar parasitêre kapasitânsje en induktânsje. Yn ferliking mei Si-apparaten hawwe SiC-machtchips flugger skeakelsnelheden, wat kin liede ta overshoot, oscillaasje, ferhege skeakelferlies, en sels apparaatflaters. Derneist wurkje SiC-krêftapparaten by hegere temperatueren, dy't mear avansearre techniken foar termyske behear nedich binne.
In ferskaat oan ferskillende struktueren binne ûntwikkele op it mêd fan ferpakking fan healgeleiders mei brede bandgap. Tradisjoneel Si-basearre macht module ferpakking is net mear geskikt. Om de problemen op te lossen fan hege parasitêre parameters en minne effisjinsje fan waarmteferbrûk fan tradisjonele SiC-basearre krêftmodule-ferpakking, nimt SiC-machtmodule-ferpakking draadloze ynterferbining en dûbelside koeltechnology yn har struktuer oan, en nimt ek de substraatmaterialen oan mei bettere termyske conductivity, en besocht te yntegrearjen decoupling capacitors, temperatuer / stromsensorer, en drive circuits yn de module struktuer, en ûntwikkele in ferskaat oan ferskillende module packaging technologyen. Boppedat binne d'r hege technyske barriêres foar de produksje fan SiC-apparaten en de produksjekosten binne heech.
Silisiumkarbidapparaten wurde produsearre troch epitaksiale lagen te deponearjen op in silisiumkarbidsubstraat fia CVD. It proses omfettet skjinmeitsjen, oksidaasje, fotolitografy, etsen, strippen fan fotoresist, ion-ymplantaasje, gemyske dampdeposysje fan silisiumnitride, polearjen, sputterjen, en folgjende ferwurkingsstappen om de apparaatstruktuer te foarmjen op it SiC-ienkristalsubstraat. Haadtypen fan SiC-krêftapparaten omfetsje SiC-diodes, SiC-transistors en SiC-krêftmodules. Troch faktoaren lykas trage streamopstream fan materiaalproduksjesnelheid en lege opbringstraten, hawwe silisiumkarbidapparaten relatyf hege produksjekosten.
Derneist hat de produksje fan silisiumkarbidapparaten bepaalde technyske swierrichheden:
1) It is needsaaklik om in spesifyk proses te ûntwikkeljen dat oerienkomt mei de skaaimerken fan silisiumkarbidmaterialen. Bygelyks: SiC hat in heech smeltpunt, wat tradisjonele thermyske diffusion net effektyf makket. It is needsaaklik om ion-ymplantaasje-dopingmetoade te brûken en parameters krekt te kontrolearjen lykas temperatuer, ferwaarmingssnelheid, doer en gasstream; SiC is inert foar gemyske solvents. Metoaden lykas droege etsen moatte brûkt wurde, en maskermaterialen, gasgemiks, kontrôle fan sidewallhelling, etstempo, sidewallruwheid, ensfh. moatte wurde optimalisearre en ûntwikkele;
2) De fabrikaazje fan metalen elektroden op silisiumkarbidwafels fereasket kontaktresistinsje ûnder 10-5Ω2. De elektrodes materialen dy't foldogge oan de easken, Ni en Al, hawwe minne termyske stabiliteit boppe 100 ° C, mar Al / Ni hat better termyske stabiliteit. De kontakt spesifike wjerstân fan / W / Au gearstalde elektrodes materiaal is 10-3Ω2 heger;
3) SiC hat hege cutting wear, en de hurdens fan SiC is twadde allinnich nei diamant, dy't stelt hegere easken foar cutting, slypjen, polearjen en oare technologyen.
Boppedat binne trench-silisiumkarbid-krêftapparaten dreger te produsearjen. Neffens ferskate apparaatstruktueren kinne silisiumkarbid-krêftapparaten foaral ferdield wurde yn platte apparaten en grêftapparaten. Planêre silisiumkarbid-krêftapparaten hawwe goede ienheidskonsistinsje en ienfâldich fabrikaazjeproses, mar binne gefoelich foar JFET-effekt en hawwe hege parasitêre kapasitânsje en ferset tsjin steat. Yn ferliking mei planêre apparaten hawwe trench-silisiumkarbid-krêftapparaten in legere ienheidskonsistinsje en hawwe in komplekser produksjeproses. De grêftstruktuer is lykwols befoarderlik foar it fergrutsjen fan de tichtens fan 'e apparaatienheid en is minder wierskynlik it JFET-effekt te produsearjen, wat foardielich is foar it oplossen fan it probleem fan kanaalmobiliteit. It hat poerbêste eigenskippen lykas lyts op-resistinsje, lytse parasitêre kapasitânsje, en leech skeakeljen enerzjyferbrûk. It hat wichtige kosten- en prestaasjesfoardielen en is de mainstream-rjochting wurden wurden fan 'e ûntwikkeling fan silisiumkarbid-krêftapparaten. Neffens de offisjele webside fan Rohm is de ROHM Gen3-struktuer (Gen1 Trench-struktuer) mar 75% fan it Gen2 (Plannar2)-chipgebiet, en de op-ferset fan 'e ROHM Gen3-struktuer wurdt mei 50% fermindere ûnder deselde chipgrutte.
Silisiumkarbidsubstraat, epitaksy, front-end, R&D-útjeften en oaren binne respektivelik 47%, 23%, 19%, 6% en 5% fan 'e produksjekosten fan silisiumkarbidapparaten.
Uteinlik sille wy rjochtsje op it ôfbrekken fan 'e technyske barriêres fan substraten yn' e silisiumkarbidyndustryketen.
It produksjeproses fan silisiumkarbidsubstraten is fergelykber mei dat fan silisium-basearre substraten, mar dreger.
It fabrikaazjeproses fan silisiumkarbidsubstraat omfettet oer it generaal grûnstofsynteze, kristalgroei, ingotferwurking, ingotsnijen, wafelslijpen, polearjen, skjinmeitsjen en oare keppelings.
It kristalgroeistadium is de kearn fan it hiele proses, en dizze stap bepaalt de elektryske eigenskippen fan it silisiumkarbidsubstraat.
Silisiumkarbidmaterialen binne lestich te groeien yn 'e floeibere faze ûnder normale omstannichheden. De metoade foar groei fan dampfase dy't populêr is op 'e merke hjoed hat in groeitemperatuer boppe 2300 ° C en fereasket krekte kontrôle fan' e groeitemperatuer. It hiele operaasjeproses is hast lestich om te observearjen. In lichte flater sil liede ta produkt sloop. Yn ferliking hawwe silisiummaterialen allinich 1600 ℃ nedich, wat folle leger is. It tarieden fan silisiumkarbidsubstraten hat ek swierrichheden lykas trage kristalgroei en hege easken foar kristalfoarm. Silicon carbid wafer groei duorret likernôch 7 oan 10 dagen, wylst silisium rod pulling mar duorret 2 en in heale dagen. Boppedat is silisiumkarbid in materiaal wêrfan de hurdens allinich twadde is nei diamant. It sil in protte ferlieze by it snijen, slypjen en polearjen, en de útfierferhâlding is mar 60%.
Wy witte dat de trend is om de grutte fan silisiumkarbidsubstraten te fergrutsjen, om't de grutte bliuwt te ferheegjen, wurde de easken foar technology foar diameter-útwreiding heger en heger. It fereasket in kombinaasje fan ferskate technyske kontrôle-eleminten om iterative groei fan kristallen te berikken.
Post tiid: mei-22-2024