Zehmetiyên teknîkî yên di hilberandina girseyî ya bi îstîqrar de waferên karbîd ên silicon-a-kalîteyê yên bi performansa domdar ev in:
1) Ji ber ku krîstal hewce ne ku di hawîrdorek germahiya bilind de li jor 2000°C mezin bibin, hewcedariyên kontrolkirina germahiyê pir zêde ne;
2) Ji ber ku karbîda silicon xwedan zêdetirî 200 strukturên krîstal e, lê tenê çend strukturên karbîd silicon yek-krîstal materyalên nîvconduktorê hewce ne, pêdivî ye ku rêjeya silicon-to-karbonê, dereceya germahiya mezinbûnê, û mezinbûna krîstal bi baldarî were kontrol kirin. pêvajoya mezinbûna krîstal. Parametreyên wekî lez û zexta herikîna hewayê;
3) Di binê rêbaza veguheztina qonaxa vaporê de, teknolojiya berfirehkirina pîvanê ya mezinbûna krîstalê karbîdê silicon zehf dijwar e;
4) Zehmetiya silicon carbide nêzîkê ya elmas e, û teknîkên birrîn, qirkirin, û paqijkirinê dijwar in.
Waferên epîtaksial ên SiC: bi gelemperî bi rêbaza depokirina buhara kîmyewî (CVD) têne çêkirin. Li gorî celebên dopîngê yên cihêreng, ew di nav waferên epîtaksial ên tîpa n û p-tîpê de têne dabeş kirin. Xanî Hantian Tiancheng û Dongguan Tianyu jixwe dikarin waferên epîtaksial ên SiC 4-inch/6-inç peyda bikin. Ji bo epîtaksiya SiC, kontrolkirina di qada voltaja bilind de dijwar e, û kalîteya epîtaksiya SiC bandorek mezintir li ser cîhazên SiC dike. Wekî din, alavên epitaxial ji hêla çar pargîdaniyên pêşeng ên pîşesaziyê ve têne monopol kirin: Axitron, LPE, TEL û Nuflare.
Silicon carbide epitaxialwafer waferek karbîd a silicon vedibêje ku tê de fîlimek yek krîstal (tebeqeya epîtaksial) bi hin hewcedariyên xwe ve û heman krîstala substratê li ser substrata karbîd a silicon a orjînal tê mezin kirin. Mezinbûna epîtaksial bi piranî alavên CVD (Danandina Vapora Kîmyewî, ) an alavên MBE (Epitaxy Beam Molecular) bikar tîne. Ji ber ku amûrên karbîdê silicon rasterast di qata epitaxial de têne çêkirin, qalîteya qata epitaxial rasterast bandorê li performans û hilberîna cîhazê dike. Ji ber ku performansa berxwedana voltaja ya cîhazê her ku diçe zêde dibe, qalindahiya qata epîtaksial a têkildar stûrtir dibe û kontrol dijwartir dibe. dema ku voltaja di navbera 1200-1700V de be, qalindahiya qata epîtaksial a pêwîst digihîje 10-15 mîkronan. Ger voltaja ji 10,000 volt zêdetir bibe, dibe ku stûrbûna qatek epîtaksial ji 100 mîkronan zêdetir hewce bike. Her ku qalindahiya tebeqeya epîtaksial her ku diçe zêde dibe, kontrolkirina qalindbûn û yekrengiya berxwedanê û tîrêjiya kêmasiyê her ku diçe dijwartir dibe.
Amûrên SiC: Di qada navneteweyî de, 600 ~ 1700V SiC SBD û MOSFET hatine pîşesaz kirin. Berhemên sereke di astên voltaja li jêr 1200V de dixebitin û di serî de pakkirina TO dipejirînin. Di warê bihayê de, hilberên SiC yên li ser bazara navneteweyî bi qasî 5-6 carî ji hevpîşeyên xwe yên Si-yê bihatir in. Lêbelê, bihayên bi rêjeya salane ya 10% kêm dibin. bi berferehbûna malzemeyên jor û hilberîna amûrê di 2-3 salên pêş de, dê peydakirina bazarê zêde bibe, ku bibe sedema kêmkirina bihayê bêtir. Tê payîn ku gava ku bihayê 2-3 carî ji hilberên Si-yê bigihîje, avantajên ku ji hêla kêmbûna lêçûnên pergalê û performansa çêtir têne peyda kirin dê hêdî hêdî SiC-ê bihêle ku qada bazarê ya cîhazên Si-yê dagir bike.
Paqijkirina kevneşopî li ser bingehên silicon-based bingeh e, dema ku materyalên nîv-conductor nifşa sêyemîn sêwiranek bi tevahî nû hewce dike. Bikaranîna strukturên pakkirinê yên kevneşopî yên bingehîn ên siliconê ji bo cîhazên hêzê-bandgap-a fireh dikare pirsgirêk û pirsgirêkên nû yên têkildarî frekansa, rêveberiya termal, û pêbaweriyê destnîşan bike. Amûrên hêza SiC ji kapasîteyên parazît û induktansê re hesastir in. Li gorî cîhazên Si-yê, çîpên hêza SiC xwedan leza guheztina bileztir in, ku dikare bibe sedema zêdebûn, lerzîn, zêdekirina windahiyên veguheztinê, û tewra xirabûna cîhazê. Wekî din, amûrên hêza SiC di germahiyên bilind de dixebitin, ku hewceyê teknîkên rêveberiya germî yên pêşkeftî hewce dike.
Di warê pakkirina hêza nîvconduktorê ya berfireh-bandgap de cûrbecûr strukturên cihêreng hatine pêşve xistin. Ambalaja modula hêza bingehîn a kevneşopî êdî ne guncaw e. Ji bo çareserkirina pirsgirêkên pîvanên parazît ên bilind û karbidestiya belavkirina germê ya belengaz a pakkirina modula hêza kevneşopî ya bingeha Si-yê, pakkirina modula hêza SiC di strukturê xwe de pêwendiya bêserûber û teknolojiya sarbûna dualî dipejirîne, û her weha materyalên substratê bi germahiya çêtir qebûl dike. gihandinê, û hewil da ku kapasîteyên veqetandinê, senzorên germahî/herikê, û şebekeyên ajotinê di nav avahiya modulê de yek bike, û cûrbecûr modulên cihêreng pêşxist. teknolojiyên pakkirinê. Digel vê yekê, astengiyên teknîkî yên bilind ji bo çêkirina cîhaza SiC hene û lêçûnên hilberînê zêde ne.
Amûrên karbîd ên silicon bi danîna qatên epîtaksial li ser bingehek karbîd a silicon bi navgîniya CVD ve têne hilberandin. Pêvajo di nav xwe de paqijkirin, oksîdasyon, fotolîtografî, xêzkirin, rakirina wênegiriyê, îyonan, avêtina buhara kîmyewî ya nîtrîda silicon, paqijkirin, rijandin, û gavên pêvajoyê yên paşîn vedihewîne da ku strukturê amûrê li ser substrata yek krîstal a SiC pêk bîne. Cûreyên sereke yên amûrên hêza SiC diodên SiC, transîstorên SiC û modulên hêza SiC hene. Ji ber faktorên wekî leza hilberîna materyalê ya jor a hêdî û rêjeyên berberiya kêm, amûrên karbîdê silicon xwedan lêçûnên hilberînê yên nisbeten bilind in.
Digel vê yekê, çêkirina cîhaza karbîd a silicon hin dijwariyên teknîkî hene:
1) Pêdivî ye ku pêvajoyek taybetî were pêşve xistin ku bi taybetmendiyên materyalên karbîd ên silicon re hevaheng e. Mînakî: SiC xwedan xalek helînê ya bilind e, ku belavkirina termal a kevneşopî bêbandor dike. Pêdivî ye ku meriv rêbaza dopîngê ya implantasyona ion bikar bîne û pîvanên wekî germahî, rêjeya germkirinê, demdirêj, û herikîna gazê bi rast kontrol bike; SiC ji helawerên kîmyewî re bêbandor e. Rêbazên wekî etching hişk bêne bikar anîn, û materyalên maskê, tevliheviyên gazê, kontrolkirina lingê dîwarê kêlekê, rêjeya eçkirinê, ziraviya dîwarê alî û hwd.
2) Çêkirina elektrodên metal ên li ser waferên karbîd ên silicon hewceyê berxwedana têkiliyê li jêr 10-5Ω2 hewce dike. Materyalên elektrodê yên ku hewcedariyên Ni û Al pêk tînin, li jor 100°C îstîqrara germî ya xirab in, lê Al/Ni xwedan aramiya germî ya çêtir e. Berxwedana taybetî ya têkiliyê ya materyalê elektrodê ya pêkhatî / W/Au 10-3Ω2 bilindtir e;
3) SiC xwedan cilê birrîna bilind e, û serhişkiya SiC tenê ji almasê re duyemîn e, ku ji bo birrîn, rijandin, paqijkirin û teknolojiyên din hewcedariyên bilindtir derdixe pêş.
Digel vê yekê, amûrên hêza karbîdê siliconê xendek çêkirinê dijwartir in. Li gorî strukturên cihêreng ên cîhazê, amûrên hêza karbîd a silicon bi piranî dikarin li cîhazên plankirî û amûrên xendek bêne dabeş kirin. Amûrên hêza karbîd a silicon a planar xwedan domdariya yekîneya baş û pêvajoya hilberîna hêsan e, lê meyla bandora JFET-ê ne û xwedan kapasîteya parazît a bilind û berxwedana li ser-dewletê ne. Li gorî cîhazên plankirî, cîhazên hêza karbîd a siliconê xendek xwedan yekîneya jêrîn e û pêvajoyek çêkirinê ya tevlihevtir heye. Lêbelê, strukturê xendeqê ji bo zêdekirina dendika yekîneya cîhazê xweş e û kêmtir dibe ku bandora JFET-ê hilberîne, ku ji bo çareserkirina pirsgirêka tevgera kanalê sûdmend e. Ew xwedan taybetmendiyên hêja yên wekî berxwedana piçûk, kapasîteya parazît a piçûk, û xerckirina enerjiyê ya kêm a veguheztinê ye. Ew xwedan lêçûn û feydeyên performansê yên girîng e û bûye rêgeza sereke ya pêşkeftina amûrên hêza karbîd a silicon. Li gorî malpera fermî ya Rohm, avahiya ROHM Gen3 (Struktura Gen1 Trench) tenê 75% ji qada çîpê Gen2 (Plannar2) ye, û berxwedana avahiya ROHM Gen3 di binê heman mezinahiya çîpê de% 50 kêm dibe.
Substrata karbîd a silicon, epitaxy, pêş-end, lêçûnên R&D û yên din bi rêzê 47%, 23%, 19%, 6% û 5% ji lêçûna hilberîna amûrên karbîd silicon digirin.
Di dawiyê de, em ê balê bikişînin ser şikandina astengên teknîkî yên substratê di zincîra pîşesaziya silicon carbide.
Pêvajoya hilberîna substratên karbîd ên silicon dişibihe ya substratên bingehîn ên silicon, lê dijwartir e.
Pêvajoya çêkirina substrata karbîd a silicon bi gelemperî senteza maddeya xav, mezinbûna krîstal, pêvajoya îngotê, qutkirina ingot, qirkirina wafer, paqijkirin, paqijkirin û girêdanên din pêk tîne.
Qonaxa mezinbûna krîstal bingeha tevahiya pêvajoyê ye, û ev gav taybetmendiyên elektrîkî yên substrata karbîd a silicon destnîşan dike.
Materyalên karbîd ên silicon di bin şert û mercên normal de dijwar e ku di qonaxa şil de mezin bibin. Rêbaza mezinbûna qonaxa vaporê ya ku îro di sûkê de populer e xwedan germahiya mezinbûnê li jor 2300 ° C ye û hewceyê kontrolkirina rast a germahiya mezinbûnê hewce dike. Tevahiya pêvajoya operasyonê hema hema dijwar e ku meriv çavdêriyê bike. Çewtiyek piçûk dê bibe sedema hilweşandina hilberê. Di berhevdanê de, materyalên silicon tenê 1600 ℃ hewce dike, ku pir kêmtir e. Amadekirina substratên karbîd ên silicon di heman demê de bi zehmetiyên wekî mezinbûna kristalê ya hêdî û hewcedariyên forma krîstal ên bilind re rû bi rû dimîne. Mezinbûna wafera silicon carbide bi qasî 7 û 10 rojan digire, dema ku kişandina şilava silicon tenê 2 roj û nîv digire. Digel vê yekê, karbîd silicon materyalek e ku hişkiya wê piştî almasê duyemîn e. Ew ê di dema birrîn, hûrkirin, û paqijkirinê de pir winda bike, û rêjeya derketinê tenê %60 e.
Em dizanin ku meyl ev e ku mezinahiya substratên karbîd ên silicon zêde bibe, ji ber ku mezinahî her ku diçe zêde dibe, hewcedariyên ji bo teknolojiya berbelavkirina pîvanê bilindtir û bilindtir dibin. Ji bo bidestxistina mezinbûna dubare ya krîstalan pêdivî bi tevliheviyek ji hêmanên kontrolê yên teknîkî yên cihêreng heye.
Dema şandinê: Gulan-22-2024