Мушкилоти техникӣ дар истеҳсоли мӯътадили оммавӣ вафли баландсифати карбиди кремний бо иҷрои устувор иборатанд аз:
1) Азбаски кристаллҳо бояд дар муҳити пӯшидаи ҳарорати баланд аз 2000 ° C афзоиш ёбанд, талаботи назорати ҳарорат хеле баланд аст;
2) Азбаски карбиди кремний дорои зиёда аз 200 сохтори кристаллӣ мебошад, аммо танҳо чанд сохтори карбиди кремнийи яккристаллӣ маводи нимноқилҳои зарурӣ мебошанд, таносуби кремний ба карбон, градиенти ҳарорати афзоиш ва афзоиши кристалл бояд дар давоми коркард дақиқ назорат карда шаванд. раванди афзоиши кристалл. Параметрҳо ба монанди суръат ва фишори ҷараёни ҳаво;
3) Дар доираи усули интиқоли марҳилаи буғ, технологияи васеъкунии диаметри афзоиши кристалл карбиди кремний ниҳоят душвор аст;
4) Сахтии карбиди кремний ба алмос наздик аст ва усулҳои буридан, суфтан ва сайқал додан душвор аст.
Вафли эпитаксиалии SiC: одатан бо усули рехтани буғи химиявӣ (CVD) истеҳсол карда мешаванд. Аз рӯи намудҳои гуногуни допинг, онҳо ба вафли эпитаксиалии навъи n ва навъи p тақсим мешаванд. Hantian Tiancheng ва Dongguan Tianyu-и ватанӣ аллакай метавонанд вафли эпитаксиалии 4-дюйм/6-дюймаи SiC-ро таъмин кунанд. Барои epitaxy SiC, назорат дар майдони баландшиддат душвор аст ва сифати эпитаксияи SiC ба дастгоҳҳои SiC таъсири бештар дорад. Ғайр аз он, таҷҳизоти эпитаксиалӣ аз ҷониби чор ширкати пешбари ин соҳа монополия карда шудааст: Axitron, LPE, TEL ва Nuflare.
Эпитаксиалии карбиди кремнийвафли ба вафли карбиди кремний дахл дорад, ки дар он як филми кристаллӣ (қабати эпитаксиалӣ) бо талаботи муайян ва ҳамон кристалл субстрат дар субстрати аслии карбиди кремний парвариш карда мешавад. Афзоиши эпитаксиалӣ асосан таҷҳизоти CVD (таҳиши буғи химиявӣ, ) ё таҷҳизоти MBE (Epitaxy Molecular Beam) -ро истифода мебарад. Азбаски дастгоҳҳои карбиди кремний бевосита дар қабати эпитаксиалӣ истеҳсол карда мешаванд, сифати қабати эпитаксиалӣ бевосита ба кор ва ҳосили дастгоҳ таъсир мерасонад. Тавре ки шиддати тобовар иҷрои дастгоҳ идома зиёд, ғафсӣ қабати epitaxial дахлдор ғафс мегардад ва назорат мушкилтар мегардад. Умуман, вақте ки шиддат дар атрофи 600V аст, ғафсӣ қабати epitaxial зарурӣ дар бораи 6 micron аст; хангоми дар байни 1200—1700В будани шиддат гафсии кабати эпитаксиалии зарурй ба 10—15 микрон мерасад. Агар шиддат ба зиёда аз 10,000 вольт расад, ғафсии қабати эпитаксиалии зиёда аз 100 микрон талаб карда мешавад. Азбаски ғафсии қабати эпитаксиалӣ афзоиш меёбад, назорати якрангии ғафсӣ ва муқовимат ва зичии нуқсон душвортар мешавад.
Дастгоҳҳои SiC: Дар сатҳи байналмилалӣ, 600 ~ 1700V SiC SBD ва MOSFET саноатӣ шудаанд. Маҳсулоти асосӣ дар сатҳи шиддати зери 1200 В кор мекунанд ва пеш аз ҳама TO бастабандӣ мекунанд. Аз нуқтаи назари нархгузорӣ, маҳсулоти SiC дар бозори байналмилалӣ нисбат ба ҳамтоёни худ тақрибан 5-6 маротиба баландтаранд. Бо вуҷуди ин, нархҳо дар як сол 10% коҳиш меёбанд. бо вусъати масолехи болой ва истехсоли дастгоххо дар 2—3 соли наздик таьминоти бозор зиёд мешавад, ки боиси боз хам паст шудани нарх мегардад. Интизор меравад, ки вақте ки нарх нисбат ба маҳсулоти Si ба 2-3 маротиба мерасад, бартариҳое, ки дар натиҷаи кам шудани хароҷоти система ва беҳтар шудани иҷроиш оварда шудаанд, тадриҷан SiC-ро барои ишғол кардани фазои бозори дастгоҳҳои Si бармеангезанд.
Бастабандии анъанавӣ ба субстратҳои кремний асос ёфтааст, дар ҳоле ки маводи нимноқилҳои насли сеюм тарҳи комилан навро талаб мекунанд. Истифодаи сохторҳои бастабандии анъанавии бар кремний барои дастгоҳҳои барқии фарохмаҷро метавонад мушкилот ва мушкилоти наверо, ки ба басомад, идоракунии гармӣ ва эътимоднокӣ алоқаманданд, ба вуҷуд оранд. Дастгоҳҳои барқии SiC ба зарфият ва индуктивии паразитӣ ҳассостаранд. Дар муқоиса бо дастгоҳҳои Si, микросхемаҳои барқии SiC суръати гузаришро зудтар доранд, ки метавонанд боиси аз ҳад зиёд, ларзиш, афзоиши талафоти коммутатсионӣ ва ҳатто корношоямии дастгоҳ шаванд. Илова бар ин, дастгоҳҳои барқии SiC дар ҳарорати баландтар кор мекунанд, ки усулҳои пешрафтаи идоракунии гармиро талаб мекунанд.
Дар соҳаи бастабандии қувваи нимноқилҳои фарохмаҷро сохторҳои гуногуни гуногун таҳия карда шудаанд. Бастабандии анъанавии модули барқӣ дар асоси Si дигар мувофиқ нест. Бо мақсади ҳалли мушкилоти параметрҳои баланди паразитӣ ва самаранокии нокифояи гармии бастабандии анъанавии модули энергетикӣ, бастабандии модули барқии SiC дар сохтори худ пайвасти бесим ва технологияи сардшавии дутарафаро қабул мекунад ва инчунин маводи субстратро бо гармии беҳтар қабул мекунад. гузаронандагӣ ва кӯшиш кард, ки конденсаторҳои ҷудокунӣ, сенсорҳои ҳарорат/ҷорӣ ва схемаҳои гардонандаро ба сохтори модул муттаҳид созанд ва намудҳои гуногуни гуногунро таҳия карданд. технологияҳои бастабандии модул. Ғайр аз он, дар истеҳсоли дастгоҳи SiC монеаҳои баланди техникӣ мавҷуданд ва хароҷоти истеҳсолӣ баланд аст.
Дастгоҳҳои карбиди кремний тавассути гузоштани қабатҳои эпитаксиалӣ ба субстрат карбиди кремний тавассути CVD истеҳсол карда мешаванд. Раванд тозакунӣ, оксидшавӣ, фотолитография, кандашавӣ, канда кардани фоторезист, имплантацияи ион, ҷойгиркунии буғи кимиёвии нитриди кремний, сайқал додан, пошидан ва марҳилаҳои коркарди минбаъдаро барои ташаккули сохтори дастгоҳ дар субстрати монокристалии SiC дар бар мегирад. Намудҳои асосии дастгоҳҳои барқии SiC иборатанд аз диодҳои SiC, транзисторҳои SiC ва модулҳои барқи SiC. Аз сабаби омилҳое, ба монанди суръати пасти истеҳсоли мавод дар болооб ва суръати пасти ҳосил, дастгоҳҳои карбиди кремний хароҷоти нисбатан баланди истеҳсолӣ доранд.
Илова бар ин, истеҳсоли дастгоҳҳои карбиди кремний мушкилоти муайяни техникӣ дорад:
1) Процесси мушаххасеро кор карда баромадан лозим аст, ки ба хусусиятхои материалхои карбиди кремний мувофик бошад. Масалан: SiC нуқтаи обшавии баланд дорад, ки диффузияи анъанавии гармиро бесамар месозад. Усули допинги имплантатсияи иониро истифода бурдан ва параметрҳои ҳарорат, суръати гармӣ, давомнокӣ ва ҷараёни газро дақиқ назорат кардан лозим аст; SiC ба ҳалкунандаҳои кимиёвӣ ғайрифаъол аст. Усулҳое, аз қабили абрешими хушк бояд истифода шаванд ва масолеҳи ниқоб, омехтаҳои газ, назорати нишебии паҳлӯ, суръати кандакорӣ, ноҳамвории паҳлӯ ва ғайра бояд оптимизатсия ва таҳия карда шаванд;
2) Истеҳсоли электродҳои металлӣ дар вафли карбиди кремний муқовимати тамосро аз 10-5Ω2 талаб мекунад. Маводҳои электрод, ки ба талабот ҷавобгӯ мебошанд, Ni ва Al, устувории гармии пасти беш аз 100 ° C доранд, аммо Al/Ni устувории гармии беҳтар доранд. Муқовимати мушаххаси алоқаи маводи электроди таркибии /W/Au 10-3Ω2 баландтар аст;
3) SiC фарсудашавии баланди буриш дорад ва сахтии SiC танҳо пас аз алмос дуюм аст, ки барои буридан, суфтан, сайқал додан ва дигар технологияҳо талаботи баландтар мегузорад.
Ғайр аз он, истеҳсоли дастгоҳҳои энергетикии кремнийи карбиди хандак душвортар аст. Мувофиқи сохторҳои гуногуни дастгоҳ, дастгоҳҳои барқии карбиди кремнийро асосан ба дастгоҳҳои планӣ ва дастгоҳҳои хандак тақсим кардан мумкин аст. Дастгоҳҳои барқии кремнийи карбиди планарӣ дорои консентратсияи хуби воҳидҳо ва раванди истеҳсоли оддӣ мебошанд, аммо ба таъсири JFET майл доранд ва дорои иқтидори баланди паразитӣ ва муқовимати давлатӣ мебошанд. Дар муқоиса бо дастгоҳҳои планарӣ, дастгоҳҳои пурқуввати карбиди кремнийи хандак мутобиқати воҳидҳои камтар доранд ва раванди истеҳсоли мураккабтар доранд. Бо вуҷуди ин, сохтори хандак барои зиёд кардани зичии воҳиди дастгоҳ мусоид аст ва эҳтимоли кам ба вуҷуд овардани эффекти JFET аст, ки барои ҳалли мушкилоти ҳаракати канал муфид аст. Он дорои хосиятҳои аъло ба монанди муқовимати хурд, иқтидори хурди паразитӣ ва истеъмоли ками энергия мебошад. Он дорои афзалиятҳои назарраси арзиш ва иҷроиш мебошад ва ба самти асосии рушди дастгоҳҳои энергетикии карбиди кремний табдил ёфтааст. Тибқи иттилои вебсайти расмии Rohm, сохтори ROHM Gen3 (сохтори Gen1 Trench) танҳо 75% майдони чипи Gen2 (Plannar2) аст ва муқовимати сохтори ROHM Gen3 дар ҳамон андозаи чип 50% коҳиш ёфтааст.
Субстрати карбиди кремний, эпитаксия, фронт, хароҷоти R&D ва ғайра мутаносибан 47%, 23%, 19%, 6% ва 5% арзиши истеҳсоли дастгоҳҳои карбиди кремнийро ташкил медиҳанд.
Ниҳоят, мо ба шикастани монеаҳои техникии субстратҳо дар занҷири саноати карбиди кремний диққат медиҳем.
Раванди истеҳсоли субстратҳои карбиди кремний ба оксидҳои кремний монанд аст, аммо мушкилтар аст.
Раванди истеҳсоли субстрат карбиди кремний умуман синтези ашёи хом, афзоиши кристалл, коркарди анбор, буридани порча, суфтакунии вафли, сайқал додан, тозакунӣ ва дигар пайвандҳоро дар бар мегирад.
Марҳилаи афзоиши кристалл асоси тамоми раванд аст ва ин қадам хосиятҳои электрикии субстрати карбиди кремнийро муайян мекунад.
Материалхои карбиди кремнийро дар фазаи моеъ дар шароити муътадил парвариш кардан душвор аст. Усули афзоиши марҳилаи буғ, ки имрӯз дар бозор маъмул аст, ҳарорати афзоиш аз 2300 ° C зиёд аст ва назорати дақиқи ҳарорати афзоишро талаб мекунад. Тамоми раванди амалиётро мушоҳида кардан қариб душвор аст. Хатогии ночиз боиси вайрон шудани махсулот мегардад. Дар муқоиса, маводи кремний танҳо 1600 ℃ талаб мекунад, ки хеле пасттар аст. Тайёр кардани субстратҳои карбиди кремний инчунин бо мушкилоте ба мисли афзоиши сусти кристалл ва талаботи баланди шакли кристалл рӯбарӯ мешавад. Рушди вафли карбиди кремний тақрибан аз 7 то 10 рӯзро мегирад, дар ҳоле ки кашидани асои кремний ҳамагӣ 2 ва ним рӯзро мегирад. Ғайр аз он, карбиди кремний маводест, ки сахтии он танҳо пас аз алмос дуюм аст. Он дар вақти буридан, суфтан ва сайқал додан бисёр чизро аз даст медиҳад ва таносуби натиҷа ҳамагӣ 60% аст.
Мо медонем, ки тамоюли зиёд кардани андозаи субстратҳои карбиди кремний мебошад, зеро андоза афзоиш меёбад, талабот ба технологияи васеъкунии диаметр баландтар ва баландтар мешавад. Он барои ноил шудан ба афзоиши такрории кристаллҳо маҷмӯи унсурҳои гуногуни назорати техникиро талаб мекунад.
Вақти фиристодан: 22 май-2024