Difikilte teknik yo nan pwodiksyon an mas ki estab kalfite carbure Silisyòm ak pèfòmans ki estab gen ladan:
1) Piske kristal yo bezwen grandi nan yon anviwònman ki wo tanperati sele pi wo a 2000 ° C, kondisyon kontwòl tanperati yo trè wo;
2) Piske carbure Silisyòm gen plis pase 200 estrikti kristal, men se sèlman kèk estrikti nan carbure silikon sèl-kristal yo se materyèl semi-conducteurs ki nesesè yo, rapò a Silisyòm-a-kabòn, gradyan tanperati kwasans, ak kwasans kristal bezwen jisteman kontwole pandan pwosesis kwasans kristal la. Paramèt tankou vitès ak presyon koule lè;
3) Anba metòd transmisyon faz vapè, teknoloji ekspansyon dyamèt kwasans kristal carbure Silisyòm trè difisil;
4) Dite nan carbure Silisyòm se tou pre sa yo ki an dyaman, ak koupe, fanm k'ap pile, ak polisaj teknik yo difisil.
SiC epitaxial wafers: anjeneral fabrike pa metòd depo chimik vapè (CVD). Dapre diferan kalite dopaj, yo divize an n-tip ak p-tip epitaxial wafers. Domestik Hantian Tiancheng ak Dongguan Tianyu ka deja bay wafers epitaxial SiC 4-pous/6-pous. Pou epitaksi SiC, li difisil pou kontwole nan jaden wo-vòltaj la, ak bon jan kalite epitaksi SiC gen yon pi gwo enpak sou aparèy SiC. Anplis, ekipman epitaxial monopolize pa kat konpayi dirijan yo nan endistri a: Axitron, LPE, TEL ak Nuflare.
Silisyòm carbure epitaxialwafer refere a yon wafer carbure Silisyòm nan ki se yon fim kristal sèl (kouch epitaxial) ak sèten kondisyon ak menm bagay la kòm kristal la substrate grandi sou substrat orijinal la carbure Silisyòm. Epitaxial kwasans sitou itilize ekipman CVD (Depo Vapè Chimik,) oswa ekipman MBE (Molecular Beam Epitaxy). Depi aparèy carbure Silisyòm yo fabrike dirèkteman nan kouch epitaksial la, bon jan kalite kouch epitaxial la afekte dirèkteman pèfòmans ak sede aparèy la. Kòm pèfòmans nan kenbe tèt ak vòltaj nan aparèy la ap kontinye ogmante, epesè nan kouch epitaxial korespondan an vin pi epè ak kontwòl la vin pi difisil.Anjeneral, lè vòltaj la se alantou 600V, epesè kouch epitaxial ki nesesè a se apeprè 6 mikron; lè vòltaj la se ant 1200-1700V, epesè kouch epitaxial ki nesesè yo rive nan 10-15 mikron. Si vòltaj la rive nan plis pase 10,000 vòlt, yon epesè kouch epitaxial ki gen plis pase 100 mikron ka nesesè. Kòm epesè kouch epitaxial la ap kontinye ogmante, li vin de pli zan pli difisil pou kontwole epesè ak inifòmite rezistivite ak dansite defo.
Aparèy SiC: Entènasyonalman, 600 ~ 1700V SiC SBD ak MOSFET yo te endistriyalize. Pwodwi endikap yo opere nan nivo vòltaj ki anba a 1200V epi sitou adopte TO anbalaj. An tèm de prix, pwodwi SiC sou mache entènasyonal la gen yon pri anviwon 5-6 fwa pi wo pase tokay Si yo. Sepandan, pri yo ap diminye nan yon pousantaj anyèl 10%. ak ekspansyon nan materyèl en ak pwodiksyon aparèy nan pwochen 2-3 ane yo, ekipman pou mache a ap ogmante, ki mennen ale nan rediksyon pri plis. Li espere ke lè pri a rive nan 2-3 fwa sa yo ki nan pwodwi Si yo, avantaj ki genyen nan depans sistèm redwi ak pèfòmans amelyore pral piti piti kondwi SiC okipe espas sou mache a nan aparèy Si.
Anbalaj tradisyonèl yo baze sou substrats ki baze sou Silisyòm, pandan y ap materyèl semiconductor twazyèm jenerasyon mande pou yon konsepsyon konplètman nouvo. Sèvi ak estrikti anbalaj tradisyonèl ki baze sou Silisyòm pou aparèy pouvwa lajè-bandgap ka prezante nouvo pwoblèm ak defi ki gen rapò ak frekans, jesyon tèmik, ak fyab. Aparèy pouvwa SiC yo pi sansib nan kapasite parazit ak inductance. Konpare ak aparèy Si, SiC pouvwa chips gen pi vit vitès switch, sa ki ka mennen nan depase, osilasyon, ogmante pèt switch, e menm fonksyone byen aparèy. Anplis de sa, aparèy pouvwa SiC yo opere nan pi wo tanperati, ki mande teknik jesyon tèmik pi avanse.
Yon varyete estrikti diferan yo te devlope nan jaden an nan anbalaj pouvwa semiconductor wide-bandgap. Anbalaj modil pouvwa tradisyonèl ki baze sou Si pa apwopriye ankò. Yo nan lòd yo rezoud pwoblèm yo nan paramèt segondè parazit ak efikasite pòv dissipation chalè nan anbalaj tradisyonèl modil pouvwa ki baze sou SiC, anbalaj modil pouvwa SiC adopte interconnexion san fil ak teknoloji refwadisman doub-bò nan estrikti li yo, epi tou li adopte materyèl yo substra ak pi bon tèmik. konduktiviti, epi yo te eseye entegre kondansateur dekoupaj, detèktè tanperati / aktyèl, ak sikwi kondwi nan estrikti modil la, epi devlope yon varyete diferan teknoloji anbalaj modil. Anplis, gen gwo baryè teknik nan manifakti aparèy SiC ak pri pwodiksyon yo wo.
Aparèy carbure Silisyòm yo pwodui lè yo depoze kouch epitaksial sou yon substra carbure Silisyòm atravè CVD. Pwosesis la enplike netwayaj, oksidasyon, fotolitografi, grave, dezabiye fotorezist, enplantasyon iyon, depo chimik vapè nitrid Silisyòm, polisaj, sputtering, ak etap pwosesis ki vin apre yo fòme estrikti nan aparèy sou substra a kristal sèl SiC. Kalite prensipal aparèy pouvwa SiC gen ladan dyod SiC, tranzistò SiC, ak modil pouvwa SiC. Akòz faktè tankou ralanti vitès pwodiksyon materyèl en ak pousantaj sede ki ba, aparèy carbure Silisyòm gen pri fabrikasyon relativman wo.
Anplis de sa, manifakti aparèy carbure Silisyòm gen sèten difikilte teknik:
1) Li nesesè pou devlope yon pwosesis espesifik ki konsistan avèk karakteristik materyèl carbure Silisyòm. Pou egzanp: SiC gen yon pwen k ap fonn segondè, ki fè tradisyonèl difizyon tèmik efikas. Li nesesè pou sèvi ak metòd dopaj enplantasyon ion ak kontwole avèk presizyon paramèt tankou tanperati, to chofaj, dire, ak koule gaz; SiC se inaktif nan solvang chimik. Yo ta dwe itilize metòd tankou grave sèk, ak materyèl mask, melanj gaz, kontwòl pant flan, pousantaj grave, brutality flan, elatriye yo ta dwe optimize ak devlope;
2) Manifakti elektwòd metal sou silisyòm carbure wafers mande rezistans kontak pi ba pase 10-5Ω2. Materyèl elektwòd ki satisfè kondisyon yo, Ni ak Al, gen pòv estabilite tèmik pi wo pase 100 ° C, men Al / Ni gen pi bon estabilite tèmik. Rezistans espesifik kontak nan /W/Au materyèl elektwòd konpoze se 10-3Ω2 pi wo;
3) SiC gen gwo mete koupe, ak dite nan SiC se dezyèm sèlman dyaman, ki mete pi wo kondisyon pou koupe, fanm k'ap pile, polisaj ak lòt teknoloji.
Anplis, tranche Silisyòm carbure pouvwa aparèy yo pi difisil pou fabrike. Dapre estrikti aparèy diferan, aparèy pouvwa Silisyòm carbure ka sitou divize an aparèy plan ak aparèy tranche. Aparèy pouvwa carbure Silisyòm planar gen bon konsistans inite ak pwosesis fabrikasyon senp, men yo gen tandans fè efè JFET epi yo gen gwo kapasite parazit ak rezistans sou eta a. Konpare ak aparèy plan, tranche Silisyòm carbure pouvwa aparèy gen pi ba konsistans inite epi yo gen yon pwosesis manifakti pi konplèks. Sepandan, estrikti tranche a fezab pou ogmante dansite inite aparèy la epi li gen mwens chans pou pwodui efè JFET, ki benefisye pou rezoud pwoblèm mobilite chanèl la. Li gen pwopriyete ekselan tankou ti rezistans, ti kapasite parazit, ak konsomasyon enèji ki ba. Li gen pri siyifikatif ak avantaj pèfòmans e li te vin direksyon prensipal devlopman nan aparèy pouvwa Silisyòm carbure. Dapre sit entènèt ofisyèl Rohm, estrikti ROHM Gen3 (Gen1 Trench estrikti) se sèlman 75% nan zòn nan chip Gen2 (Plannar2), ak sou-rezistans estrikti ROHM Gen3 a redwi pa 50% anba menm gwosè chip la.
Silisyòm carbure substra, epitaksi, devan-end, R & D depans ak lòt moun kont pou 47%, 23%, 19%, 6% ak 5% nan pri fabrikasyon nan aparèy carbure Silisyòm respektivman.
Finalman, nou pral konsantre sou kraze baryè teknik substrats nan chèn endistri carbure Silisyòm.
Pwosesis pwodiksyon substrats carbure Silisyòm se menm jan ak substrats Silisyòm ki gen baz, men pi difisil.
Pwosesis fabrikasyon substra carbure Silisyòm jeneralman gen ladan sentèz matyè premyè, kwasans kristal, pwosesis ingot, koupe ingot, fanm k'ap pile wafer, polisaj, netwaye ak lòt lyen.
Etap kwasans kristal la se nwayo a nan pwosesis la tout antye, ak etap sa a detèmine pwopriyete yo elektrik nan substra a carbure Silisyòm.
Materyèl carbure Silisyòm yo difisil pou grandi nan faz likid nan kondisyon nòmal. Metòd kwasans faz vapè popilè nan mache a jodi a gen yon tanperati kwasans ki pi wo a 2300 ° C epi li mande pou kontwole egzak tanperati kwasans lan. Tout pwosesis operasyon an prèske difisil pou obsève. Yon erè ti tay ap mennen nan degoute pwodwi. An konparezon, materyèl Silisyòm sèlman mande pou 1600 ℃, ki se pi ba anpil. Prepare substrats carbure Silisyòm tou fè fas a difikilte tankou kwasans kristal dousman ak kondisyon fòm kristal segondè. Silisyòm carbure wafer kwasans pran apeprè 7 a 10 jou, pandan y ap rale baton Silisyòm pran sèlman 2 edmi jou. Anplis, carbure Silisyòm se yon materyèl ki gen dite se dezyèm sèlman dyaman. Li pral pèdi anpil pandan koupe, fanm k'ap pile, ak polisaj, ak rapò pwodiksyon an se sèlman 60%.
Nou konnen ke tandans nan se ogmante gwosè a nan substrats carbure Silisyòm, kòm gwosè a ap kontinye ogmante, kondisyon yo pou teknoloji ekspansyon dyamèt yo ap vin pi wo ak pi wo. Li mande pou yon konbinezon de divès eleman kontwòl teknik pou reyalize kwasans iteratif nan kristal.
Lè poste: Me-22-2024