តើអ្វីជាឧបសគ្គបច្ចេកទេសចំពោះស៊ីលីកុនកាបូន?Ⅱ

ការលំបាកផ្នែកបច្ចេកទេសក្នុងការផលិតម៉ាសស៊ីលីកុនកាបែតដែលមានគុណភាពខ្ពស់ជាមួយនឹងដំណើរការមានស្ថេរភាពរួមមាន:

1) ចាប់តាំងពីគ្រីស្តាល់ត្រូវលូតលាស់នៅក្នុងបរិយាកាសបិទជិតដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់លើសពី 2000 អង្សាសេ តម្រូវការត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាពគឺខ្ពស់ខ្លាំងណាស់។
2) ដោយសារស៊ីលីកុន carbide មានរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ច្រើនជាង 200 ប៉ុន្តែរចនាសម្ព័ន្ធមួយចំនួននៃស៊ីលីកូនគ្រីស្តាល់តែមួយគឺជាវត្ថុធាតុ semiconductor ដែលត្រូវការ សមាមាត្រស៊ីលីកុនទៅកាបូន ជម្រាលសីតុណ្ហភាពលូតលាស់ និងការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់ចាំបាច់ត្រូវគ្រប់គ្រងយ៉ាងជាក់លាក់ក្នុងអំឡុងពេល។ ដំណើរការលូតលាស់គ្រីស្តាល់។ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រដូចជាល្បឿននិងសម្ពាធលំហូរខ្យល់;
3) នៅក្រោមវិធីសាស្រ្តនៃការបញ្ជូនដំណាក់កាលចំហាយ, បច្ចេកវិទ្យាពង្រីកអង្កត់ផ្ចិតនៃការរីកលូតលាស់គ្រីស្តាល់ស៊ីលីកុន carbide គឺពិបាកខ្លាំងណាស់;
4) ភាពរឹងរបស់ស៊ីលីកុនកាបូនគឺនៅជិតពេជ្រ ហើយបច្ចេកទេសកាត់ កិន និងប៉ូលាគឺពិបាកណាស់។

SiC epitaxial wafers: ជាធម្មតាផលិតដោយវិធីសាស្រ្តនៃការទម្លាក់ចំហាយគីមី (CVD) ។ យោងតាមប្រភេទសារធាតុ doping ផ្សេងគ្នា ពួកគេត្រូវបានបែងចែកទៅជា n-type និង p-type epitaxial wafers ។ ក្នុងស្រុក Hantian Tiancheng និង Dongguan Tianyu អាចផ្តល់ 4-inch/6-inch SiC epitaxial wafers រួចហើយ។ សម្រាប់ SiC epitaxy វាពិបាកក្នុងការគ្រប់គ្រងនៅក្នុងវាលដែលមានតង់ស្យុងខ្ពស់ ហើយគុណភាពនៃ SiC epitaxy មានផលប៉ះពាល់កាន់តែខ្លាំងទៅលើឧបករណ៍ SiC ។ លើសពីនេះទៅទៀត គ្រឿងបរិក្ខារ epitaxial ត្រូវបានផ្តាច់មុខដោយក្រុមហ៊ុនឈានមុខគេចំនួនបួននៅក្នុងឧស្សាហកម្មនេះ៖ Axitron, LPE, TEL និង Nuflare ។

ស៊ីលីកុន carbide epitaxialwafer សំដៅលើ wafer ស៊ីលីកុន carbide ដែលក្នុងនោះខ្សែភាពយន្តគ្រីស្តាល់តែមួយ (ស្រទាប់ epitaxial) ដែលមានតម្រូវការជាក់លាក់ និងដូចគ្នានឹងគ្រីស្តាល់ស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវបានដាំដុះនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុន carbide ដើម។ ការលូតលាស់ Epitaxial ភាគច្រើនប្រើឧបករណ៍ CVD (Chemical Vapor Deposition, ) ឬឧបករណ៍ MBE (Molecular Beam Epitaxy) ។ ដោយសារឧបករណ៍ស៊ីលីកុនកាបូនត្រូវបានផលិតដោយផ្ទាល់នៅក្នុងស្រទាប់ epitaxial គុណភាពនៃស្រទាប់ epitaxial ប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ដំណើរការ និងទិន្នផលរបស់ឧបករណ៍។ នៅពេលដែលវ៉ុលទប់ទល់នឹងការដំណើរការរបស់ឧបករណ៍បន្តកើនឡើង កម្រាស់នៃស្រទាប់ epitaxial ដែលត្រូវគ្នានឹងកាន់តែក្រាស់ ហើយការគ្រប់គ្រងកាន់តែពិបាក។ ជាទូទៅនៅពេលដែលវ៉ុលមានប្រហែល 600V កម្រាស់ស្រទាប់ epitaxial ដែលត្រូវការគឺប្រហែល 6 មីក្រូ។ នៅពេលដែលវ៉ុលស្ថិតនៅចន្លោះ 1200-1700V កម្រាស់ស្រទាប់ epitaxial ដែលត្រូវការឈានដល់ 10-15 microns ។ ប្រសិនបើវ៉ុលឡើងដល់លើសពី 10,000 វ៉ុល នោះកម្រាស់ស្រទាប់អេពីតាស៊ីលលើសពី 100 មីរ៉ូអាចត្រូវបានទាមទារ។ នៅពេលដែលកម្រាស់នៃស្រទាប់ epitaxial បន្តកើនឡើង វាកាន់តែមានការលំបាកក្នុងការគ្រប់គ្រងភាពក្រាស់ និងភាពធន់ និងដង់ស៊ីតេនៃពិការភាព។

ឧបករណ៍ SiC: ជាអន្តរជាតិ 600 ~ 1700V SiC SBD និង MOSFET ត្រូវបានឧស្សាហូបនីយកម្ម។ ផលិតផលសំខាន់ៗដំណើរការនៅកម្រិតវ៉ុលក្រោម 1200V ហើយប្រើប្រាស់ការវេចខ្ចប់ជាចម្បង។ នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃតម្លៃ ផលិតផល SiC នៅលើទីផ្សារអន្តរជាតិមានតម្លៃប្រហែល 5-6 ដងខ្ពស់ជាងសមភាគី Si របស់ពួកគេ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ តម្លៃកំពុងធ្លាក់ចុះក្នុងអត្រាប្រចាំឆ្នាំ 10% ។ ជាមួយនឹងការពង្រីកសម្ភារៈ និងការផលិតឧបករណ៍ក្នុង 2-3 ឆ្នាំខាងមុខ ការផ្គត់ផ្គង់ទីផ្សារនឹងកើនឡើង ដែលនាំឱ្យមានការកាត់បន្ថយតម្លៃបន្ថែមទៀត។ គេរំពឹងថានៅពេលដែលតម្លៃឡើងដល់ 2-3 ដងនៃផលិតផល Si នោះ គុណសម្បត្តិដែលនាំមកដោយការកាត់បន្ថយថ្លៃដើមនៃប្រព័ន្ធ និងការអនុវត្តប្រសើរឡើងនឹងជំរុញ SiC បន្តិចម្តងៗដើម្បីកាន់កាប់ទីផ្សារនៃឧបករណ៍ Si ។
ការវេចខ្ចប់បែបប្រពៃណីគឺផ្អែកលើស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ខណៈពេលដែលសម្ភារៈ semiconductor ជំនាន់ទីបីទាមទារការរចនាថ្មីទាំងស្រុង។ ការប្រើប្រាស់រចនាសម្ព័ន្ធវេចខ្ចប់ដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនសម្រាប់ឧបករណ៍ថាមពលដែលមានគម្លាតធំទូលាយអាចណែនាំបញ្ហា និងបញ្ហាប្រឈមថ្មីៗទាក់ទងនឹងប្រេកង់ ការគ្រប់គ្រងកម្ដៅ និងភាពជឿជាក់។ ឧបករណ៍ថាមពល SiC មានភាពរសើបជាងមុនចំពោះសមត្ថភាពប៉ារ៉ាស៊ីត និងអាំងឌុចទ័រ។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ Si, បន្ទះសៀគ្វីថាមពល SiC មានល្បឿនប្តូរលឿនជាងមុន ដែលអាចនាំឱ្យមានការហួសល្បឿន, លំយោល, ការកើនឡើងនៃការបាត់បង់ការផ្លាស់ប្តូរ និងសូម្បីតែដំណើរការខុសប្រក្រតីរបស់ឧបករណ៍។ លើសពីនេះ ឧបករណ៍ថាមពល SiC ដំណើរការនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង ដែលទាមទារបច្ចេកទេសគ្រប់គ្រងកម្ដៅកម្រិតខ្ពស់បន្ថែមទៀត។

ភាពខុសគ្នានៃរចនាសម្ព័ន្ធផ្សេងៗគ្នាត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងផ្នែកនៃការវេចខ្ចប់ថាមពល semiconductor ធំទូលាយ។ ការវេចខ្ចប់ម៉ូឌុលថាមពលដែលមានមូលដ្ឋានលើ Si ប្រពៃណីគឺមិនសមរម្យទៀតទេ។ ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រប៉ារ៉ាស៊ីតខ្ពស់ និងប្រសិទ្ធភាពការសាយភាយកំដៅមិនល្អនៃការវេចខ្ចប់ម៉ូឌុលថាមពលដែលមានមូលដ្ឋានលើ Si ប្រពៃណី ការវេចខ្ចប់ម៉ូឌុលថាមពល SiC ទទួលយកការភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងឥតខ្សែ និងបច្ចេកវិជ្ជាត្រជាក់ទ្វេរដងនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរបស់វា ហើយថែមទាំងប្រើប្រាស់សម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានកម្ដៅល្អជាងមុន។ conductivity និងបានព្យាយាមបញ្ចូល capacitors decoupling ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាសីតុណ្ហភាព/បច្ចុប្បន្ន និងសៀគ្វីជំរុញទៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូឌុល ហើយបានបង្កើតការវេចខ្ចប់ម៉ូឌុលផ្សេងៗគ្នា។ បច្ចេកវិទ្យា។ លើសពីនេះទៅទៀត មានឧបសគ្គបច្ចេកទេសខ្ពស់ចំពោះការផលិតឧបករណ៍ SiC ហើយតម្លៃផលិតកម្មគឺខ្ពស់។

ឧបករណ៍ Silicon carbide ត្រូវបានផលិតដោយការដាក់ស្រទាប់ epitaxial នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោម silicon carbide តាមរយៈ CVD ។ ដំណើរការនេះពាក់ព័ន្ធនឹងការសម្អាត អុកស៊ីតកម្ម ការថតរូបភាព ការឆ្លាក់រូប ការដក photoresist ការផ្សាំអ៊ីយ៉ុង ការទម្លាក់ចំហាយគីមីនៃស៊ីលីកុននីត្រាត ការប៉ូលា ការផ្លុំទឹក និងជំហានដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់ដើម្បីបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់ SiC ។ ប្រភេទចម្បងនៃឧបករណ៍ថាមពល SiC រួមមាន SiC diodes, SiC transistors និងម៉ូឌុលថាមពល SiC ។ ដោយសារកត្តាមួយចំនួនដូចជាល្បឿនផលិតកម្មយឺតនៃសម្ភារៈ និងអត្រាទិន្នផលទាប ឧបករណ៍ស៊ីលីកុនកាបូនមានថ្លៃដើមផលិតកម្មខ្ពស់។

លើសពីនេះទៀតការផលិតឧបករណ៍ស៊ីលីកុនកាបូនមានការលំបាកបច្ចេកទេសមួយចំនួន:

1) វាចាំបាច់ក្នុងការបង្កើតដំណើរការជាក់លាក់មួយដែលស្របតាមលក្ខណៈនៃសមា្ភារៈស៊ីលីកុនកាបូន។ ឧទាហរណ៍៖ SiC មានចំណុចរលាយខ្ពស់ ដែលធ្វើឱ្យការសាយភាយកម្ដៅតាមបែបប្រពៃណីមិនមានប្រសិទ្ធភាព។ វាចាំបាច់ដើម្បីប្រើវិធីសាស្រ្ត implantation doping អ៊ីយ៉ុង និងត្រឹមត្រូវគ្រប់គ្រងប៉ារ៉ាម៉ែត្រដូចជាសីតុណ្ហភាព អត្រាកំដៅ រយៈពេល និងលំហូរឧស្ម័ន។ SiC គឺអសកម្មចំពោះសារធាតុរំលាយគីមី។ វិធីសាស្រ្តដូចជា etching ស្ងួតគួរតែត្រូវបានប្រើប្រាស់ ហើយសមា្ភារៈរបាំង ល្បាយឧស្ម័ន ការគ្រប់គ្រងជម្រាលជញ្ជាំង អត្រានៃការឆ្លាក់ ភាពរដុបនៃជញ្ជាំងចំហៀង។ល។ គួរតែត្រូវបានកែលម្អ និងអភិវឌ្ឍ។
2) ការផលិតអេឡិចត្រូតដែកនៅលើ wafers ស៊ីលីកុន carbide តម្រូវឱ្យមានភាពធន់ទ្រាំទំនាក់ទំនងខាងក្រោម 10-5Ω2 ។ សមា្ភារៈអេឡិចត្រូតដែលបំពេញតាមតម្រូវការ Ni និង Al មានស្ថេរភាពកម្ដៅមិនល្អលើសពី 100°C ប៉ុន្តែ Al/Ni មានស្ថេរភាពកម្ដៅប្រសើរជាង។ ភាពធន់ទ្រាំជាក់លាក់នៃទំនាក់ទំនងនៃសម្ភារៈអេឡិចត្រូតសមាសធាតុ / W / Au គឺខ្ពស់ជាង 10-3Ω2;
3) SiC មានការពាក់កាត់ខ្ពស់ ហើយភាពរឹងរបស់ SiC គឺទីពីរបន្ទាប់ពីពេជ្រ ដែលផ្តល់នូវតម្រូវការខ្ពស់សម្រាប់ការកាត់ ការកិន ប៉ូលា និងបច្ចេកវិទ្យាផ្សេងៗទៀត។

ជាងនេះទៅទៀត ឧបករណ៍ថាមពលស៊ីលីកុនកាបែត trench កាន់តែពិបាកក្នុងការផលិត។ យោងតាមរចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ផ្សេងៗគ្នា ឧបករណ៍ថាមពលស៊ីលីកុនកាបែតអាចបែងចែកជាចម្បងទៅជាឧបករណ៍ប្លង់ និងឧបករណ៍លេណដ្ឋាន។ ឧបករណ៍ថាមពលស៊ីលីកុន carbide Planar មានភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាល្អ និងដំណើរការផលិតសាមញ្ញ ប៉ុន្តែងាយនឹងមានឥទ្ធិពល JFET និងមានសមត្ថភាពប៉ារ៉ាស៊ីតខ្ពស់ និងធន់នឹងរដ្ឋ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍ planar ឧបករណ៍ថាមពលស៊ីលីកុនកាបែត trench មានភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាទាបជាង និងមានដំណើរការផលិតស្មុគស្មាញជាង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ រចនាសម្ព័ន្ធលេណដ្ឋានគឺអំណោយផលដល់ការបង្កើនដង់ស៊ីតេឧបករណ៍ ហើយទំនងជាមិនសូវបង្កើតឥទ្ធិពល JFET ដែលមានប្រយោជន៍ក្នុងការដោះស្រាយបញ្ហានៃការចល័តឆានែល។ វាមានលក្ខណៈសម្បត្តិល្អឥតខ្ចោះដូចជា ធន់ទ្រាំតូច សមត្ថភាពប៉ារ៉ាស៊ីតតូច និងការប្រើប្រាស់ថាមពលប្តូរទាប។ វាមានគុណសម្បត្តិនៃការចំណាយ និងការអនុវត្តដ៏សំខាន់ ហើយបានក្លាយជាទិសដៅសំខាន់នៃការអភិវឌ្ឍន៍ឧបករណ៍ថាមពលស៊ីលីកុនកាបែត។ យោងតាមគេហទំព័រផ្លូវការរបស់ Rohm រចនាសម្ព័ន្ធ ROHM Gen3 (រចនាសម្ព័ន្ធ Gen1 Trench) មានត្រឹមតែ 75% នៃផ្ទៃបន្ទះឈីប Gen2 (Plannar2) ហើយការទប់ទល់នៃរចនាសម្ព័ន្ធ ROHM Gen3 ត្រូវបានកាត់បន្ថយ 50% ក្រោមទំហំបន្ទះឈីបដូចគ្នា។

ស្រទាប់ខាងក្រោម Silicon carbide, epitaxy, front-end, ការចំណាយលើ R&D និងផ្សេងទៀតមានចំនួន 47%, 23%, 19%, 6% និង 5% នៃតម្លៃផលិតឧបករណ៍ស៊ីលីកុន carbide រៀងគ្នា។

ជាចុងក្រោយ យើងនឹងផ្តោតលើការបំបែករបាំងបច្ចេកទេសនៃស្រទាប់ខាងក្រោមនៅក្នុងខ្សែសង្វាក់ឧស្សាហកម្មស៊ីលីកុនកាបូន។

ដំណើរការផលិតស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនកាបូនគឺស្រដៀងទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ប៉ុន្តែពិបាកជាង។
ដំណើរការផលិតនៃស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនកាបូន ជាទូទៅរួមមានការសំយោគវត្ថុធាតុដើម ការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ ដំណើរការ ingot កាត់ ingot កិន wafer ប៉ូលា សម្អាត និងតំណភ្ជាប់ផ្សេងទៀត។
ដំណាក់កាលលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់គឺជាស្នូលនៃដំណើរការទាំងមូល ហើយជំហាននេះកំណត់លក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីនៃស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនកាបូន។

សមា្ភារៈ Silicon carbide គឺពិបាកក្នុងការលូតលាស់ក្នុងដំណាក់កាលរាវក្រោមលក្ខខណ្ឌធម្មតា។ វិធីសាស្ត្រលូតលាស់ដំណាក់កាលនៃចំហាយទឹកដែលពេញនិយមនៅលើទីផ្សារសព្វថ្ងៃនេះមានសីតុណ្ហភាពលូតលាស់លើសពី 2300°C ហើយទាមទារឱ្យមានការត្រួតពិនិត្យយ៉ាងច្បាស់លាស់នៃសីតុណ្ហភាពលូតលាស់។ ដំណើរការប្រតិបត្តិការទាំងមូលគឺស្ទើរតែពិបាកក្នុងការសង្កេត។ កំហុសបន្តិចបន្តួចនឹងនាំទៅដល់ការចោលផលិតផល។ នៅក្នុងការប្រៀបធៀប វត្ថុធាតុដើមស៊ីលីកុនត្រូវការត្រឹមតែ 1600 ℃ ដែលទាបជាងច្រើន។ ការរៀបចំស្រទាប់ខាងក្រោម silicon carbide ក៏ប្រឈមនឹងការលំបាកដូចជាការលូតលាស់គ្រីស្តាល់យឺត និងតម្រូវការទម្រង់គ្រីស្តាល់ខ្ពស់។ ការលូតលាស់របស់ Silicon carbide wafer ត្រូវការពេលពី 7 ទៅ 10 ថ្ងៃ ខណៈពេលដែលការទាញ silicon rod ចំណាយពេលត្រឹមតែ 2 ថ្ងៃកន្លះប៉ុណ្ណោះ។ ជាងនេះទៅទៀត ស៊ីលីកុន carbide គឺជាវត្ថុធាតុដើមដែលរឹងគឺទីពីរបន្ទាប់ពីពេជ្រ។ វានឹងបាត់បង់ច្រើនក្នុងអំឡុងពេលកាត់ កិន និងប៉ូលា ហើយសមាមាត្រទិន្នផលគឺត្រឹមតែ 60% ប៉ុណ្ណោះ។

យើងដឹងថានិន្នាការគឺការបង្កើនទំហំនៃស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនកាបែត នៅពេលដែលទំហំនៅតែបន្តកើនឡើង តម្រូវការសម្រាប់បច្ចេកវិទ្យាពង្រីកអង្កត់ផ្ចិតកាន់តែខ្ពស់ឡើង។ វាតម្រូវឱ្យមានការរួមបញ្ចូលគ្នានៃធាតុត្រួតពិនិត្យបច្ចេកទេសផ្សេងៗដើម្បីសម្រេចបាននូវការលូតលាស់ឡើងវិញនៃគ្រីស្តាល់។