Id-diffikultajiet tekniċi fil-wejfers tal-karbur tas-silikon ta 'kwalità għolja li jipproduċu b'mod stabbli b'rendiment stabbli jinkludu:
1) Peress li l-kristalli jeħtieġ li jikbru f'ambjent issiġillat b'temperatura għolja 'l fuq minn 2000 ° C, ir-rekwiżiti tal-kontroll tat-temperatura huma estremament għoljin;
2) Peress li l-karbur tas-silikon għandu aktar minn 200 struttura tal-kristall, iżda ftit strutturi biss ta 'karbur tas-silikon ta' kristall wieħed huma l-materjali semikondutturi meħtieġa, il-proporzjon tas-silikon għall-karbonju, il-gradjent tat-temperatura tat-tkabbir, u t-tkabbir tal-kristall jeħtieġ li jiġu kkontrollati b'mod preċiż matul il-proċess tat-tkabbir tal-kristall. Parametri bħall-veloċità u l-pressjoni tal-fluss tal-arja;
3) Taħt il-metodu ta 'trażmissjoni tal-fażi tal-fwar, it-teknoloġija ta' espansjoni tad-dijametru tat-tkabbir tal-kristall tal-karbur tas-silikon hija estremament diffiċli;
4) L-ebusija tal-karbur tas-silikon hija qrib dik tad-djamant, u t-tekniki tat-tqattigħ, it-tħin u l-illustrar huma diffiċli.
Wejfers epitassjali SiC: ġeneralment manifatturati bil-metodu ta' depożizzjoni kimika tal-fwar (CVD). Skont tipi differenti ta 'doping, huma maqsuma f'wejfers epitassjali tat-tip n u tip p. Domestiċi Hantian Tiancheng u Dongguan Tianyu diġà jistgħu jipprovdu wejfers epitassjali SiC ta '4 pulzieri/6 pulzieri. Għall-epitassija tas-SiC, huwa diffiċli li tikkontrolla fil-qasam ta 'vultaġġ għoli, u l-kwalità tal-epitassija tas-SiC għandha impatt akbar fuq l-apparati tas-SiC. Barra minn hekk, it-tagħmir epitassjali huwa monopolizzat mill-erba 'kumpaniji ewlenin fl-industrija: Axitron, LPE, TEL u Nuflare.
Epitassjali tal-karbur tas-silikonwejfer tirreferi għal wejfer tal-karbur tas-silikon li fih film tal-kristall wieħed (saff epitassjali) b'ċerti rekwiżiti u l-istess bħall-kristall tas-sottostrat jitkabbar fuq is-sottostrat oriġinali tal-karbur tas-silikon. It-tkabbir epitassjali juża prinċipalment tagħmir CVD (Deposizzjoni tal-Fwar Kimiku, ) jew tagħmir MBE (Molecular Beam Epitaxy). Peress li l-apparati tal-karbur tas-silikon huma manifatturati direttament fis-saff epitassjali, il-kwalità tas-saff epitassjali taffettwa direttament il-prestazzjoni u r-rendiment tal-apparat. Hekk kif il-vultaġġ jiflaħ il-prestazzjoni tal-apparat ikompli jiżdied, il-ħxuna tas-saff epitassjali korrispondenti ssir eħxen u l-kontroll isir aktar diffiċli. Ġeneralment, meta l-vultaġġ ikun madwar 600V, il-ħxuna tas-saff epitassjali meħtieġa hija ta 'madwar 6 mikroni; meta l-vultaġġ ikun bejn 1200-1700V, il-ħxuna tas-saff epitassjali meħtieġa tilħaq 10-15-il mikron. Jekk il-vultaġġ jilħaq aktar minn 10,000 volt, jista 'jkun meħtieġ ħxuna ta' saff epitassjali ta 'aktar minn 100 mikron. Hekk kif il-ħxuna tas-saff epitassjali tkompli tiżdied, isir dejjem aktar diffiċli biex tikkontrolla l-uniformità tal-ħxuna u r-reżistenza u d-densità tad-difetti.
Apparat SiC: Internazzjonalment, 600 ~ 1700V SiC SBD u MOSFET ġew industrijalizzati. Il-prodotti mainstream joperaw f'livelli ta 'vultaġġ taħt 1200V u primarjament jadottaw ippakkjar TO. F'termini ta 'prezzijiet, prodotti SiC fis-suq internazzjonali huma pprezzati madwar 5-6 darbiet ogħla mill-kontropartijiet Si tagħhom. Madankollu, il-prezzijiet qed jonqsu b’rata annwali ta’ 10%. bl-espansjoni ta 'materjali upstream u produzzjoni ta' apparat fis-2-3 snin li ġejjin, il-provvista tas-suq se tiżdied, li twassal għal aktar tnaqqis fil-prezz. Huwa mistenni li meta l-prezz jilħaq 2-3 darbiet dak tal-prodotti Si, il-vantaġġi miġjuba minn spejjeż imnaqqsa tas-sistema u prestazzjoni mtejba se jsuqu gradwalment SiC biex jokkupa l-ispazju tas-suq tal-apparati Si.
L-ippakkjar tradizzjonali huwa bbażat fuq substrati bbażati fuq is-silikon, filwaqt li materjali semikondutturi tat-tielet ġenerazzjoni jeħtieġu disinn kompletament ġdid. L-użu ta 'strutturi ta' ppakkjar tradizzjonali bbażati fuq is-silikon għal apparati ta 'enerġija b'medda wiesgħa jista' jintroduċi kwistjonijiet u sfidi ġodda relatati mal-frekwenza, il-ġestjoni termali u l-affidabbiltà. L-apparati tal-qawwa SiC huma aktar sensittivi għall-kapaċità u l-inductance parassiti. Meta mqabbel ma 'apparati Si, ċipep tal-qawwa SiC għandhom veloċitajiet ta' swiċċjar aktar mgħaġġla, li jistgħu jwasslu għal qabża, oxxillazzjoni, żieda fit-telf ta 'swiċċjar, u anke malfunzjonament tal-apparat. Barra minn hekk, l-apparati tal-enerġija SiC joperaw f'temperaturi ogħla, li jeħtieġu tekniki ta 'ġestjoni termali aktar avvanzati.
Ġew żviluppati varjetà ta 'strutturi differenti fil-qasam tal-ippakkjar tal-qawwa tas-semikondutturi b'bandgap wiesa'. L-ippakkjar tradizzjonali tal-modulu tal-enerġija bbażat fuq Si m'għadux adattat. Sabiex issolvi l-problemi ta 'parassiti parassitiċi għolja u effiċjenza fqira tad-dissipazzjoni tas-sħana ta' l-imballaġġ tradizzjonali tal-modulu tal-enerġija bbażat fuq Si, l-ippakkjar tal-modulu tal-enerġija SiC jadotta interkonnessjoni mingħajr fili u teknoloġija tat-tkessiħ b'żewġ naħat fl-istruttura tiegħu, u jadotta wkoll il-materjali tas-sottostrat b'termali aħjar konduttività, u ppruvaw jintegraw kapaċitaturi tad-diżakkoppjar, sensuri tat-temperatura/kurrent, u ċirkwiti tas-sewqan fl-istruttura tal-modulu, u żviluppaw varjetà ta 'teknoloġiji differenti tal-ippakkjar tal-moduli. Barra minn hekk, hemm ostakoli tekniċi għoljin għall-manifattura tal-apparat tas-SiC u l-ispejjeż tal-produzzjoni huma għoljin.
L-apparati tal-karbur tas-silikon huma prodotti billi jiġu depożitati saffi epitassjali fuq sottostrat tal-karbur tas-silikon permezz ta 'CVD. Il-proċess jinvolvi tindif, ossidazzjoni, fotolitografija, inċiżjoni, tqaxxir ta 'photoresist, impjantazzjoni tal-jone, depożizzjoni kimika tal-fwar tan-nitrur tas-silikon, illustrar, sputtering, u passi ta' proċessar sussegwenti biex jiffurmaw l-istruttura tal-apparat fuq is-sottostrat tal-kristall wieħed SiC. Tipi ewlenin ta 'apparat ta' enerġija SiC jinkludu diodes SiC, transisters SiC, u moduli ta 'enerġija SiC. Minħabba fatturi bħall-veloċità tal-produzzjoni tal-materjal upstream bil-mod u rati baxxi ta 'rendiment, l-apparati tal-karbur tas-silikon għandhom spejjeż ta' manifattura relattivament għoljin.
Barra minn hekk, il-manifattura tal-apparat tal-karbur tas-silikon għandha ċerti diffikultajiet tekniċi:
1) Huwa meħtieġ li jiġi żviluppat proċess speċifiku li huwa konsistenti mal-karatteristiċi tal-materjali tal-karbur tas-silikon. Per eżempju: SiC għandu punt ta 'tidwib għoli, li jagħmel it-tixrid termali tradizzjonali ineffettiv. Huwa meħtieġ li tuża metodu ta 'doping ta' impjantazzjoni tal-joni u tikkontrolla b'mod preċiż parametri bħat-temperatura, ir-rata tat-tisħin, it-tul ta 'żmien, u l-fluss tal-gass; SiC huwa inerti għal solventi kimiċi. Għandhom jintużaw metodi bħal inċiżjoni niexfa, u materjali tal-maskra, taħlitiet tal-gass, kontroll tal-inklinazzjoni tal-ħajt tal-ġenb, rata tal-inċiżjoni, ħruxija tal-ħajt tal-ġenb, eċċ għandhom jiġu ottimizzati u żviluppati;
2) Il-manifattura ta 'elettrodi tal-metall fuq wejfers tal-karbur tas-silikon teħtieġ reżistenza tal-kuntatt taħt 10-5Ω2. Il-materjali tal-elettrodu li jissodisfaw ir-rekwiżiti, Ni u Al, għandhom stabbiltà termali fqira 'l fuq minn 100 ° C, iżda Al/Ni għandu stabbiltà termali aħjar. Ir-reżistenza speċifika tal-kuntatt tal-materjal tal-elettrodu kompost /W/Au hija 10-3Ω2 ogħla;
3) SiC għandu xedd għoli ta 'qtugħ, u l-ebusija tas-SiC hija t-tieni biss għad-djamant, li tressaq rekwiżiti ogħla għall-qtugħ, tħin, illustrar u teknoloġiji oħra.
Barra minn hekk, l-apparati tal-qawwa tal-karbur tas-silikon tat-trinka huma aktar diffiċli biex jiġu manifatturati. Skont strutturi ta 'apparat differenti, l-apparati tal-qawwa tal-karbur tas-silikon jistgħu jinqasmu prinċipalment f'apparati planari u apparati tat-trinka. L-apparati tal-qawwa tal-karbur tas-silikon planari għandhom konsistenza tajba ta 'unità u proċess ta' manifattura sempliċi, iżda huma suxxettibbli għall-effett JFET u għandhom kapaċità parassitika għolja u reżistenza fuq l-istat. Meta mqabbel ma 'apparati planari, l-apparati tal-qawwa tal-karbur tas-silikon tat-trinka għandhom konsistenza ta' unità aktar baxxa u għandhom proċess ta 'manifattura aktar kumpless. Madankollu, l-istruttura tat-trinka twassal biex tiżdied id-densità tal-unità tal-apparat u hija inqas probabbli li tipproduċi l-effett JFET, li huwa ta 'benefiċċju biex issolvi l-problema tal-mobilità tal-kanal. Għandu proprjetajiet eċċellenti bħal reżistenza żgħira fuq, kapaċità parassitika żgħira, u konsum baxx ta 'enerġija ta' swiċċjar. Għandha vantaġġi sinifikanti ta 'spejjeż u prestazzjoni u saret id-direzzjoni prinċipali ta' l-iżvilupp ta 'apparati ta' enerġija tal-karbur tas-silikon. Skont il-websajt uffiċjali ta 'Rohm, l-istruttura ROHM Gen3 (struttura Gen1 Trench) hija biss 75% taż-żona taċ-ċippa Gen2 (Plannar2), u r-reżistenza fuq l-istruttura ROHM Gen3 titnaqqas b'50% taħt l-istess daqs taċ-ċippa.
Is-sottostrat tal-karbur tas-silikon, epitassi, front-end, spejjeż ta 'R & D u oħrajn jammontaw għal 47%, 23%, 19%, 6% u 5% tal-ispiża tal-manifattura tal-apparati tal-karbur tas-silikon rispettivament.
Fl-aħħarnett, se niffukaw fuq it-tkissir tal-ostakli tekniċi tas-sottostrati fil-katina tal-industrija tal-karbur tas-silikon.
Il-proċess tal-produzzjoni tas-sottostrati tal-karbur tas-silikon huwa simili għal dak tas-sottostrati bbażati fuq is-silikon, iżda aktar diffiċli.
Il-proċess tal-manifattura tas-sottostrat tal-karbur tas-silikon ġeneralment jinkludi sinteżi tal-materja prima, tkabbir tal-kristall, ipproċessar tal-ingotti, qtugħ tal-ingotti, tħin tal-wejfer, illustrar, tindif u rabtiet oħra.
L-istadju tat-tkabbir tal-kristall huwa l-qalba tal-proċess kollu, u dan il-pass jiddetermina l-proprjetajiet elettriċi tas-sottostrat tal-karbur tas-silikon.
Il-materjali tal-karbur tas-silikon huma diffiċli biex jikbru fil-fażi likwida taħt kundizzjonijiet normali. Il-metodu tat-tkabbir tal-fażi tal-fwar popolari fis-suq illum għandu temperatura ta 'tkabbir 'il fuq minn 2300 ° C u jeħtieġ kontroll preċiż tat-temperatura tat-tkabbir. Il-proċess kollu tat-tħaddim huwa kważi diffiċli biex jiġi osservat. Żball żgħir iwassal għal skrappjar tal-prodott. B'paragun, materjali tas-silikon jeħtieġu biss 1600 ℃, li huwa ħafna aktar baxx. Il-preparazzjoni tas-sottostrati tal-karbur tas-silikon tiffaċċja wkoll diffikultajiet bħal tkabbir bil-mod tal-kristall u rekwiżiti ta 'forma ta' kristall għolja. It-tkabbir tal-wejfer tal-karbur tas-silikon jieħu madwar 7 sa 10 ijiem, filwaqt li l-ġbid tal-virga tas-silikon jieħu biss jumejn u nofs. Barra minn hekk, il-karbur tas-silikon huwa materjal li l-ebusija tiegħu hija t-tieni biss għad-djamant. Se titlef ħafna waqt it-tqattigħ, it-tħin u l-illustrar, u l-proporzjon tal-produzzjoni huwa biss 60%.
Aħna nafu li t-tendenza hija li jiżdied id-daqs tas-sottostrati tal-karbur tas-silikon, hekk kif id-daqs ikompli jiżdied, ir-rekwiżiti għat-teknoloġija tal-espansjoni tad-dijametru qed isiru ogħla u ogħla. Jeħtieġ taħlita ta 'diversi elementi ta' kontroll tekniku biex jinkiseb tkabbir iterattiv tal-kristalli.
Ħin tal-post: Mejju-22-2024