Туруктуу өндүрүштүк жогорку сапаттагы кремний карбид пластинкаларын туруктуу массалык түрдө чыгарууда техникалык кыйынчылыктар төмөнкүлөрдү камтыйт:
1) Кристаллдар 2000 ° C жогору жогорку температура мөөр чөйрөдө өсүшү керек болгондуктан, температураны көзөмөлдөө талаптары өтө жогору;
2) Кремний карбидинин 200дөн ашык кристалл түзүмдөрү бар, бирок бир кристаллдуу кремний карбидинин бир нече түзүмдөрү талап кылынган жарым өткөргүч материалдар болгондуктан, кремний-көмүртек катышы, өсүү температурасынын градиенти жана кристаллдын өсүшү процесс учурунда так көзөмөлдөнүшү керек. кристалл өсүү процесси. Ылдамдык жана аба агымынын басымы сыяктуу параметрлер;
3) буу фазасы берүү ыкмасы астында, кремний карбид кристалл өсүшүнүн диаметри кеңейтүү технологиясы өтө кыйын;
4) Кремний карбидинин катуулугу алмаздыкына жакын, кесүү, майдалоо жана жылмалоо ыкмалары кыйын.
SiC эпитаксиалдык пластинкалары: көбүнчө химиялык бууларды түшүрүү (CVD) ыкмасы менен даярдалат. Допингдин ар кандай түрлөрү боюнча алар n-тип жана p-типтеги эпитаксиалдык пластинкаларга бөлүнөт. Үй Hantian Tiancheng жана Dongguan Tianyu буга чейин 4 дюймдук / 6 дюймдук SiC эпитаксиалдык пластинкаларын бере алышат. SiC эпитаксиясы үчүн жогорку вольттуу талаада башкаруу кыйын жана SiC эпитаксисинин сапаты SiC түзүлүштөрүнө көбүрөөк таасир этет. Мындан тышкары, эпитаксиалдык жабдуулар тармактын төрт алдыңкы компаниялары тарабынан монополияланган: Axitron, LPE, TEL жана Nuflare.
Кремний карбиди эпитаксиалдыкпластинка кремний карбидинин пластинкасын билдирет, анда бир кристалл пленкасы (эпитаксиалдык катмар) белгилүү бир талаптарга ээ жана субстрат кристаллындай эле кремний карбидинин түпкү субстратында өстүрүлөт. Эпитаксиалдык өсүү, негизинен, CVD (Химиялык бууларды жайгаштыруу, ) жабдууларын же MBE (Молекулярдык Beam Epitaxy) жабдууларын колдонот. Кремний карбид аппараттары түздөн-түз эпитаксиалдык катмарда өндүрүлгөндүктөн, эпитаксиалдык катмардын сапаты аппараттын иштешине жана түшүмдүүлүгүнө түздөн-түз таасирин тийгизет. Аспаптын чыңалууга туруштук берүүсү көбөйө бергендиктен, тиешелүү эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы калың болуп, башкаруу кыйындайт.Жалпысынан, чыңалуу 600V тегерегинде болгондо, талап кылынган эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы болжол менен 6 микрон; чыңалуу 1200-1700V ортосунда болгондо, талап кылынган эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы 10-15 микронго жетет. Эгерде чыңалуу 10 000 вольттон ашса, 100 микрондон ашык эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы талап кылынышы мүмкүн. Эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы көбөйгөн сайын, калыңдыктын жана каршылыктын бирдейлигин жана дефект тыгыздыгын көзөмөлдөө барган сайын кыйындай баштайт.
SiC аспаптар: Эл аралык, 600 ~ 1700V SiC SBD жана MOSFET өнөр жайлаштырылган. Негизги өнүмдөр 1200V төмөн чыңалуу деңгээлинде иштешет жана биринчи кезекте TO таңгактарын кабыл алышат. Баалар боюнча, эл аралык рынокто SiC продуктылары Si кесиптештерине караганда болжол менен 5-6 эсе жогору бааланат. Бирок, баалар жыл сайын 10% төмөндөп жатат. жакынкы 2-3 жылдын ичинде жогорку материалдардын жана аппараттардын өндүрүшүнүн кеңейиши менен рыноктун сунушу көбөйөт, бул баалардын андан ары төмөндөшүнө алып келет. Баасы Si өнүмдөрүнө караганда 2-3 эсеге жеткенде, системанын чыгымдарынын төмөндөшү жана жакшыртылган иштөөсү алып келген артыкчылыктар SiCти акырындык менен Si шаймандарынын рыноктук мейкиндигин ээлөөсүнө түрткү берет деп күтүлүүдө.
Салттуу таңгак кремний негизиндеги субстраттарга негизделген, ал эми үчүнчү муундагы жарым өткөргүч материалдар таптакыр жаңы дизайнды талап кылат. Кең тилкелүү электр түзүлүштөрү үчүн салттуу кремнийге негизделген таңгак структураларын колдонуу жыштыкка, жылуулукту башкарууга жана ишенимдүүлүккө байланыштуу жаңы маселелерди жана кыйынчылыктарды киргизиши мүмкүн. SiC кубаттуулук түзүлүштөрү мите сыйымдуулукка жана индуктивдүүлүккө көбүрөөк сезгич болушат. Si түзмөктөрүнө салыштырмалуу, SiC электр микросхемаларынын тезирээк которуштуруу ылдамдыгы бар, алар ашып кетүүгө, термелүүгө, коммутациялык жоготуулардын көбөйүшүнө жана ал тургай аппараттын бузулушуна алып келиши мүмкүн. Кошумчалай кетсек, SiC кубаттуулук аппараттары жогорку температурада иштешет, бул жылуулук башкаруунун өнүккөн ыкмаларын талап кылат.
Кең тилкелүү жарым өткөргүчтөрдүн кубаттуулугун таңгактоо тармагында түрдүү структуралар иштелип чыккан. Салттуу Si негизиндеги электр модулунун таңгагы мындан ары ылайыктуу эмес. Салттуу Si негизиндеги электр модулунун таңгагынын жогорку паразиттик параметрлери жана начар жылуулук диссипациясынын натыйжалуулугу көйгөйлөрүн чечүү үчүн, SiC кубаттуулук модулунун таңгагы өзүнүн структурасында зымсыз байланышты жана эки тараптуу муздатуу технологиясын кабыл алат, ошондой эле жакшыраак жылуулук менен субстрат материалдарын кабыл алат. өткөргүчтүктү, жана ажыратуу конденсаторлорун, температура/ток сенсорлорун жана диск схемаларын модулдун түзүлүшүнө интеграциялоого аракет кылышкан жана ар кандай түрдүү модулдук пакеттөө технологиялары. Мындан тышкары, SiC аппаратын өндүрүүдө жогорку техникалык тоскоолдуктар бар жана өндүрүштүн баасы жогору.
Кремний карбид аппараттары CVD аркылуу кремний карбидинин субстратына эпитаксиалдык катмарларды салуу жолу менен өндүрүлөт. Процесс тазалоону, кычкылданууну, фотолитографияны, оюп түшүрүүнү, фоторезистти чечүүнү, иондук имплантацияны, кремний нитридинин химиялык буусун чөктүрүүнү, жылтыратууну, чачыратуу жана SiC монокристаллдык субстратында аппараттын структурасын түзүү үчүн кийинки иштетүү кадамдарын камтыйт. SiC кубаттуулук түзүлүштөрүнүн негизги түрлөрүнө SiC диоддору, SiC транзисторлору жана SiC кубаттуулук модулдары кирет. Материалдык өндүрүштүн жай ылдамдыгы жана кирешелүүлүктүн төмөн деңгээли сыяктуу факторлордон улам кремний карбидинин аппараттары өндүрүштүк чыгымдарга салыштырмалуу жогору.
Мындан тышкары, кремний карбид аппаратты өндүрүү белгилүү бир техникалык кыйынчылыктар бар:
1) кремний карбид материалдарынын мүнөздөмөлөрү менен шайкеш келген конкреттүү процессти иштеп чыгуу зарыл. Мисалы: SiC жогорку эрүү температурасына ээ, бул салттуу термикалык диффузияны натыйжасыз кылат. Ион имплантациясынын допинг ыкмасын колдонуу жана температура, жылытуу ылдамдыгы, узактыгы, газдын агымы сыяктуу параметрлерди так көзөмөлдөө зарыл; SiC химиялык эриткичтерге инерттүү. Кургак оюу сыяктуу ыкмалар колдонулушу керек, ал эми маска материалдары, газ аралашмалары, капталдын жантаюусун көзөмөлдөө, оюу ылдамдыгы, капталдын бүдүрлүүлүгү ж.б. оптималдаштырылган жана иштелип чыккан;
2) Кремний карбид пластинкаларында металл электроддорун өндүрүү 10-5Ω2 төмөн контакт каршылыгын талап кылат. Талаптарга жооп берген электрод материалдары, Ni жана Al, 100 ° C жогору жылуулук туруктуулугу начар, бирок Al / Ni жакшы жылуулук туруктуулугуна ээ. /W / Au курама электрод материалдын байланыш өзгөчө каршылыгы 10-3Ω2 жогору;
3) SiC жогорку кесүүчү эскирүүгө ээ, ал эми SiC катуулугу алмаздан кийинки экинчи орунда турат, ал кесүү, майдалоо, жылмалоо жана башка технологияларга жогорку талаптарды коёт.
Андан тышкары, траншеялык кремний карбидинин электр түзүлүштөрүн өндүрүү кыйыныраак. Ар кандай түзүлүш түзүмдөрүнө ылайык, кремний карбидинин электр аппараттары, негизинен, тегиздик түзүлүшкө жана траншеяга бөлүнөт. Тегиздик кремний карбидинин кубаттуулук аппараттары жакшы бирдик ырааттуулугуна жана жөнөкөй өндүрүш процессине ээ, бирок JFET эффектине жакын жана мителик сыйымдуулугу жогору жана мамлекеттик каршылыкка ээ. Тегиздик түзүлүштөр менен салыштырганда, траншеялык кремний карбидинин кубаттуулугу төмөн бирдик ырааттуулугуна ээ жана бир кыйла татаал өндүрүш процессине ээ. Бирок, траншея түзүлүшү аппараттын бирдигинин тыгыздыгын жогорулатуу үчүн ыңгайлуу болуп саналат жана каналдын мобилдүүлүк маселесин чечүү үчүн пайдалуу JFET эффектисин чыгарууга азыраак. Бул кичинекей каршылык, кичинекей мите сыйымдуулугу жана аз коммутациялык энергия керектөө сыяктуу сонун касиеттерге ээ. Бул олуттуу наркы жана аткаруу артыкчылыктарга ээ жана кремний карбид электр түзмөктөрдү өнүктүрүүнүн негизги багыты болуп калды. Rohm расмий веб-сайтына ылайык, ROHM Gen3 түзүмү (Gen1 Trench структурасы) Gen2 (Plannar2) чип аянтынын 75% гана түзөт, ал эми ROHM Gen3 структурасынын каршылыгы ошол эле чиптин өлчөмү астында 50% га кыскарган.
Кремний карбидинин субстраты, эпитакси, алдыңкы аягы, R&D чыгымдары жана башкалар кремний карбидинин аппараттарынын өндүрүштүк наркынын 47%, 23%, 19%, 6% жана 5% түзөт.
Акырында, биз кремний карбидинин өнөр жай чынжырындагы субстраттардын техникалык тоскоолдуктарын бузууга көңүл бурабыз.
Кремний карбидинин субстраттарын өндүрүү процесси кремний негизиндеги субстраттарга окшош, бирок татаалыраак.
кремний карбид субстрат өндүрүш процесси жалпысынан чийки зат синтези, кристалл өсүшү, куйма кайра иштетүү, куйма кесүү, Wafer майдалоо, жылтыратуу, тазалоо жана башка шилтемелерди камтыйт.
Кристаллдын өсүү стадиясы бүт процесстин өзөгү болуп саналат жана бул кадам кремний карбидинин субстратынын электрдик касиеттерин аныктайт.
Кремний карбид материалдарын нормалдуу шарттарда суюк фазада өстүрүү кыйын. Бүгүнкү күндө рынокто популярдуу буу фазасынын өсүү ыкмасы 2300 ° C жогору өсүү температурасына ээ жана өсүү температурасын так көзөмөлдөөнү талап кылат. Бүт операция процессин байкоо дээрлик кыйын. Бир аз ката буюмдун жарактан чыгышына алып келет. Салыштыруу үчүн, кремний материалдары 1600 ℃ гана талап кылат, бул бир топ төмөн. Кремний карбидинин субстраттарын даярдоо да кристаллдын жай өсүшү жана кристалл формасынын жогорку талаптары сыяктуу кыйынчылыктарга туш болот. Кремний карбидинин пластинкасынын өсүшү болжол менен 7-10 күнгө созулат, ал эми кремний таякчасын тартуу болгону 2 жарым күндү талап кылат. Мындан тышкары, кремний карбиди катуулугу алмаздан кийинки экинчи материал болуп саналат. Ал кесүү, майдалоо жана жылмалоодо көп нерсени жоготот, ал эми өндүрүштүк катышы 60% гана түзөт.
Биз тенденция кремний карбидинин субстраттарынын өлчөмүн көбөйтүү экенин билебиз, анткени көлөмү көбөйгөн сайын, диаметри кеңейтүү технологиясына талаптар жогору жана жогору болуп баратат. Ал кристаллдардын кайталанма өсүшүнө жетүү үчүн ар кандай техникалык башкаруу элементтеринин айкалышын талап кылат.
Посттун убактысы: 22-май-2024