Áirítear ar na deacrachtaí teicniúla a bhaineann le sceallóga sileacain charbaid ardchaighdeáin a tháirgeadh go mais go cobhsaí le feidhmíocht chobhsaí:
1) Ós rud é go gcaithfidh criostail fás i dtimpeallacht séalaithe ardteochta os cionn 2000°C, tá na ceanglais rialaithe teochta thar a bheith ard;
2) Ós rud é go bhfuil níos mó ná 200 struchtúr criostail ag cairbíd sileacain, ach nach bhfuil ach cúpla struchtúr de charbíd sileacain aonchriostail mar ábhair leathsheoltóra riachtanacha, ní mór an cóimheas sileacain-le-carbón, an grádán teochta fáis, agus fás criostail a rialú go beacht le linn an phróisis fáis criostail. Paraiméadair amhail luas agus brú sreafa aeir;
3) Faoin modh tarchuir céim gaile, tá an teicneolaíocht leathnú trastomhais de fhás criostail sileacain charbíde thar a bheith deacair;
4) Tá cruas charbaid sileacain gar do chruas diamaint, agus tá teicnící gearrtha, meilt agus snasta deacair.
Sliseoga eipitacsacha SiC: de ghnáth déantar iad a mhonarú tríd an modh taiscthe gaile ceimicigh (CVD). De réir na gcineálacha dópála éagsúla, roinntear iad ina sliseoga eipitacsacha cineál-n agus cineál-p. Is féidir le Hantian Tiancheng agus Dongguan Tianyu intíre sliseoga eipitacsacha SiC 4-orlach/6-orlach a sholáthar cheana féin. Maidir le heipitacsacht SiC, tá sé deacair é a rialú sa réimse ardvoltais, agus bíonn tionchar níos mó ag cáilíocht eipitacsacht SiC ar fheistí SiC. Thairis sin, tá trealamh eipitacsach faoi smacht na gceithre phríomhchuideachta sa tionscal: Axitron, LPE, TEL agus Nuflare.
Eipitacsach charbaíd sileacainTagraíonn vaiféar do vaiféar carbóide sileacain ina bhfástar scannán criostail aonair (ciseal eipitacsach) le ceanglais áirithe agus mar an gcéanna le criostal an tsubstráit ar an tsubstráit bhunaidh carbóide sileacain. Úsáidtear trealamh CVD (Taisceadh Gaile Ceimiceach) nó trealamh MBE (Eipitacsaíocht Bhíoma Móilíneach) den chuid is mó le haghaidh fás eipitacsach. Ós rud é go ndéantar feistí carbóide sileacain a mhonarú go díreach sa chiseal eipitacsach, bíonn tionchar díreach ag cáilíocht na ciseal eipitacsach ar fheidhmíocht agus ar thoradh na feiste. De réir mar a mhéadaíonn feidhmíocht voltais na feiste, éiríonn tiús na ciseal eipitacsach comhfhreagraí níos tibhe agus éiríonn an rialú níos deacra. Go ginearálta, nuair a bhíonn an voltas thart ar 600V, is é thart ar 6 mhicrón an tiús ciseal eipitacsach atá ag teastáil; nuair a bhíonn an voltas idir 1200-1700V, sroicheann an tiús ciseal eipitacsach atá ag teastáil 10-15 micrón. Má shroicheann an voltas níos mó ná 10,000 volta, d'fhéadfadh go mbeadh tiús ciseal eipitacsach de níos mó ná 100 micrón ag teastáil. De réir mar a mhéadaíonn tiús an chiseal eipitaxach, éiríonn sé níos deacra aonfhoirmeacht tiús agus friotaíochta agus dlús lochtanna a rialú.
Gléasanna SiC: Go hidirnáisiúnta, tá SBD agus MOSFET SiC 600~1700V tionsclaithe. Oibríonn na táirgí príomhshrutha ag leibhéil voltais faoi bhun 1200V agus glacann siad le pacáistiú TO den chuid is mó. Maidir le praghsáil, tá praghas táirgí SiC ar an margadh idirnáisiúnta thart ar 5-6 huaire níos airde ná a gcomhghleacaithe Si. Mar sin féin, tá praghsanna ag laghdú ag ráta bliantúil 10%. Le leathnú ábhar suas an srutha agus táirgeadh gléasanna sna 2-3 bliana atá romhainn, méadóidh an soláthar margaidh, rud a fhágfaidh go laghdófar praghsanna tuilleadh. Táthar ag súil, nuair a shroichfidh an praghas 2-3 huaire praghas táirgí Si, go dtiocfaidh buntáistí a bhaineann le costais chórais laghdaithe agus feidhmíocht fheabhsaithe chun SiC a chur i margadh na ngléasanna Si de réir a chéile.
Tá pacáistiú traidisiúnta bunaithe ar foshraitheanna sileacain-bhunaithe, ach éilíonn ábhair leathsheoltóra an tríú glúin dearadh nua ar fad. Is féidir le húsáid struchtúir phacáistithe traidisiúnta sileacain-bhunaithe le haghaidh gléasanna cumhachta bearna leathan saincheisteanna agus dúshláin nua a thabhairt isteach a bhaineann le minicíocht, bainistíocht theirmeach agus iontaofacht. Tá gléasanna cumhachta SiC níos íogaire do thoilleas agus ionduchtas seadánacha. I gcomparáid le gléasanna Si, tá luasanna lasctha níos tapúla ag sceallóga cumhachta SiC, rud a d’fhéadfadh a bheith ina chúis le ró-luasghéarú, luaineacht, caillteanais lasctha méadaithe, agus fiú mífheidhmeanna gléasanna. Ina theannta sin, oibríonn gléasanna cumhachta SiC ag teochtaí níos airde, rud a éilíonn teicnící bainistíochta teirmeacha níos forbartha.
Forbraíodh réimse struchtúr éagsúil i réimse an phacáistithe cumhachta leathsheoltóra bearna leathan-bhanda. Níl pacáistiú modúl cumhachta traidisiúnta bunaithe ar Si oiriúnach a thuilleadh. Chun fadhbanna na bparaiméadar seadánach ard agus an éifeachtúlacht dhiomailt teasa atá ag baint le pacáistiú modúl cumhachta traidisiúnta bunaithe ar Si a réiteach, glacann pacáistiú modúl cumhachta SiC le teicneolaíocht idirnasctha gan sreang agus fuaraithe déthaobhach ina struchtúr, agus glacann sé ábhair foshraithe le seoltacht theirmeach níos fearr freisin, agus rinne sé iarracht toilleoirí díchúplála, braiteoirí teochta/reatha, agus ciorcaid tiomána a chomhtháthú i struchtúr an mhodúil, agus forbraíodh réimse teicneolaíochtaí éagsúla pacáistithe modúl. Ina theannta sin, tá bacainní teicniúla arda ann do mhonarú gléasanna SiC agus tá costais táirgthe arda.
Déantar feistí cairbíde sileacain a tháirgeadh trí shraitheanna eipitacsacha a thaisceadh ar shubstráit cairbíde sileacain trí CVD. Baineann an próiseas le glanadh, ocsaídiú, fótailitagrafaíocht, greanadh, stripping fhótafhriotaíochta, ionchlannú ian, taisceadh gaile ceimiceach níotráite sileacain, snasú, spútaráil, agus céimeanna próiseála ina dhiaidh sin chun struchtúr na feiste a fhoirmiú ar an tsubstráit criostail aonair SiC. I measc na bpríomhchineálacha feistí cumhachta SiC tá dé-óidí SiC, trasraitheoirí SiC, agus modúil chumhachta SiC. Mar gheall ar fhachtóirí amhail luas táirgthe ábhair suas an sruth mall agus rátaí toraidh ísle, bíonn costais déantúsaíochta réasúnta ard ag feistí cairbíde sileacain.
Ina theannta sin, tá deacrachtaí teicniúla áirithe ag baint le monarú gléasanna sileacain charbíde:
1) Is gá próiseas sonrach a fhorbairt atá comhsheasmhach le tréithe ábhar cairbíde sileacain. Mar shampla: tá pointe leá ard ag SiC, rud a fhágann go bhfuil an scaipeadh teirmeach traidisiúnta neamhéifeachtach. Is gá modh dópála ionchlannaithe ian a úsáid agus paraiméadair amhail teocht, ráta téimh, fad, agus sreabhadh gáis a rialú go cruinn; tá SiC neamhghníomhach maidir le tuaslagóirí ceimiceacha. Ba cheart modhanna amhail greanadh tirim a úsáid, agus ba cheart ábhair masc, meascáin gháis, rialú fána taobhbhalla, ráta greanadh, garbh-bhalla, srl. a bharrfheabhsú agus a fhorbairt;
2) Éilíonn monarú leictreoidí miotail ar shliseáin charbaíde sileacain friotaíocht teagmhála faoi bhun 10-5Ω2. Bíonn drochchobhsaíocht theirmeach ag na hábhair leictreoid a chomhlíonann na ceanglais, Ni agus Al, os cionn 100°C, ach bíonn cobhsaíocht theirmeach níos fearr ag Al/Ni. Tá friotaíocht shonrach teagmhála ábhar leictreoid ilchodach /W/Au 10-3Ω2 níos airde;
3) Tá caitheamh gearrtha ard ag SiC, agus níl ach diamant níos fearr ná cruas SiC, rud a chuireann riachtanais níos airde chun cinn maidir le gearradh, meilt, snasú agus teicneolaíochtaí eile.
Ina theannta sin, tá sé níos deacra gléasanna cumhachta cairbíde sileacain trinse a mhonarú. De réir struchtúir éagsúla gléasanna, is féidir gléasanna cumhachta cairbíde sileacain a roinnt go príomha ina ngléasanna plánacha agus gléasanna trinse. Tá comhsheasmhacht aonaid mhaith agus próiseas monaraíochta simplí ag gléasanna cumhachta cairbíde sileacain plánacha, ach tá siad seans maith go mbeidh éifeacht JFET acu agus tá toilleas seadánach agus friotaíocht ard-staid acu. I gcomparáid le gléasanna plánacha, tá comhsheasmhacht aonaid níos ísle ag gléasanna cumhachta cairbíde sileacain trinse agus tá próiseas monaraíochta níos casta acu. Mar sin féin, tá an struchtúr trinse fabhrach chun dlús aonaid an ghléis a mhéadú agus is lú an seans go dtáirgfear éifeacht JFET, rud atá tairbheach chun fadhb soghluaisteachta an chainéil a réiteach. Tá airíonna den scoth aige amhail friotaíocht bheag-ar-staid, toilleas seadánach beag, agus tomhaltas fuinnimh lasctha íseal. Tá buntáistí suntasacha costais agus feidhmíochta aige agus tá sé anois ina phríomhthreo forbartha gléasanna cumhachta cairbíde sileacain. De réir shuíomh gréasáin oifigiúil Rohm, níl ach 75% de limistéar sliseanna Gen2 (Plannar2) i struchtúr ROHM Gen3 (struchtúr Gen1 Trench), agus laghdaítear friotaíocht ar-ar struchtúr ROHM Gen3 faoi 50% faoin méid sliseanna céanna.
Is ionann foshraith charbaíde sileacain, eipitacsaíocht, tosaigh, costais T&F agus eile agus 47%, 23%, 19%, 6% agus 5% de chostas monaraíochta gléasanna charbaíde sileacain faoi seach.
Mar fhocal scoir, díreoimid ar na bacainní teicniúla a bhaineann le foshraitheanna i slabhra tionscail charbíde sileacain a bhriseadh síos.
Tá próiseas táirgthe foshraitheanna sileacain charbíde cosúil le próiseas táirgthe foshraitheanna bunaithe ar sileacan, ach níos deacra.
Go ginearálta, áirítear leis an bpróiseas monaraíochta de shubstráit charbíde sileacain sintéis amhábhar, fás criostail, próiseáil tinne, gearradh tinne, meilt vaiféil, snasú, glanadh agus naisc eile.
Is í céim fáis na criostail croílár an phróisis ar fad, agus is í an chéim seo a chinneann airíonna leictreacha an tsubstráit sileacain charbíde.
Tá sé deacair ábhair charbaíd sileacain a fhás sa chéim leachtach faoi ghnáthchoinníollacha. Tá teocht fáis os cionn 2300°C ag baint leis an modh fáis céim gaile atá coitianta sa mhargadh inniu agus éilíonn sé rialú beacht ar an teocht fáis. Tá sé beagnach deacair an próiseas oibríochta ar fad a fheiceáil. Mar thoradh ar earráid bheag, caillfear an táirge. I gcomparáid leis sin, níl gá ach le 1600℃ d’ábhair sileacain, atá i bhfad níos ísle. Bíonn deacrachtaí ag baint le foshraitheanna charbaíd sileacain a ullmhú freisin, amhail fás criostail mall agus riachtanais arda foirme criostail. Tógann fás sliseog charbaíd sileacain thart ar 7 go 10 lá, agus ní thógann sé ach 2 lá go leith slat sileacain a tharraingt. Thairis sin, is ábhar é charbaíd sileacain a bhfuil a chruas sa dara háit i ndiaidh diamant. Caillfidh sé go leor le linn gearradh, meilt agus snasú, agus níl an cóimheas aschuir ach 60%.
Tá a fhios againn gurb é an treocht atá ann ná méid na foshraitheanna sileacain charbaid a mhéadú, agus de réir mar a leanann an méid ag méadú, tá na ceanglais maidir le teicneolaíocht leathnú trastomhais ag éirí níos airde agus níos airde. Éilíonn sé meascán d'eilimintí rialaithe teicniúla éagsúla chun fás athchleachtach criostail a bhaint amach.
Am an phoist: 22 Bealtaine 2024