Am measg nan duilgheadasan teicnigeach ann a bhith a’ dèanamh wafers silicon carbide àrd-inbhe le coileanadh seasmhach tha:
1) Leis gum feum criostalan fàs ann an àrainneachd ròinichte aig teòthachd àrd os cionn 2000°C, tha na riatanasan smachd teòthachd air leth àrd;
2) Leis gu bheil còrr is 200 structar criostail aig carbide silicon, ach nach eil ach beagan structaran de charbide silicon aon-chriostail nan stuthan leth-chonnsachaidh a tha a dhìth, feumar smachd mionaideach a chumail air a’ cho-mheas silicon-gu-carbon, an ìre teòthachd fàis, agus fàs criostail rè a’ phròiseas fàis criostail. Paramadairean leithid astar agus cuideam sruthadh adhair;
3) Fo dhòigh tar-chuir ìre smùide, tha teicneòlas leudachaidh trast-thomhas fàs criostail silicon carbide air leth duilich;
4) Tha cruas carbide silicon faisg air cruas daoimean, agus tha dòighean gearraidh, bleith agus snasaidh duilich.
Uaifearan epitaxial SiC: mar as trice air an dèanamh leis an dòigh tasgadh smùid ceimigeach (CVD). A rèir diofar sheòrsaichean dopaidh, tha iad air an roinn ann an uaifearan epitaxial seòrsa-n agus seòrsa-p. Faodaidh Hantian Tiancheng agus Dongguan Tianyu dachaigheil uaifearan epitaxial SiC 4-òirleach/6-òirleach a thoirt seachad mu thràth. Airson epitaxy SiC, tha e duilich smachd a chumail air anns an raon àrd-bholtaids, agus tha buaidh nas motha aig càileachd epitaxy SiC air innealan SiC. A bharrachd air an sin, tha uidheamachd epitaxial air a mhonapachadh leis na ceithir prìomh chompanaidhean sa ghnìomhachas: Axitron, LPE, TEL agus Nuflare.
Sileacan carbide epitaxialTha wafer a’ toirt iomradh air wafer silicon carbide anns a bheil film criostail singilte (sreath epitaxial) le riatanasan sònraichte agus an aon rud ris a’ chriostal substrate air a fhàs air an t-substrate silicon carbide tùsail. Bidh fàs epitaxial sa mhòr-chuid a’ cleachdadh uidheamachd CVD (Chemical Vapor Deposition,) no uidheamachd MBE (Molecular Beam Epitaxy). Leis gu bheil innealan silicon carbide air an dèanamh gu dìreach anns an t-sreath epitaxial, bidh càileachd an t-sreath epitaxial a’ toirt buaidh dhìreach air coileanadh agus toradh an inneil. Mar a bhios coileanadh seasamh bholtaids an inneil a’ sìor dhol am meud, bidh tiugh an t-sreath epitaxial co-fhreagarrach a’ fàs nas tiugh agus bidh an smachd nas duilghe. San fharsaingeachd, nuair a tha am bholtaids timcheall air 600V, tha an tiugh sreath epitaxial a tha a dhìth timcheall air 6 microns; nuair a tha am bholtaids eadar 1200-1700V, ruigidh an tiugh sreath epitaxial a tha a dhìth 10-15 microns. Ma ruigeas am bholtaids barrachd air 10,000 bholt, is dòcha gum bi feum air tiugh sreath epitaxial de chòrr air 100 microns. Mar a bhios tiughas an t-sreath epitaxial a’ sìor fhàs, bidh e a’ sìor fhàs duilich smachd a chumail air aonfhoirmeachd tiugh is strì an aghaidh agus dùmhlachd locht.
Innealan SiC: Gu h-eadar-nàiseanta, chaidh SiC SBD agus MOSFET 600~1700V a dhèanamh gnìomhachail. Bidh na prìomh thoraidhean ag obair aig ìrean bholtaids fo 1200V agus sa mhòr-chuid bidh iad a’ cleachdadh pacaigeadh TO. A thaobh prìsean, tha prìsean thoraidhean SiC air a’ mhargaidh eadar-nàiseanta timcheall air 5-6 uiread nas àirde na an co-aoisean Si. Ach, tha prìsean a’ tuiteam aig ìre bhliadhnail de 10%. Le leudachadh stuthan suas an abhainn agus cinneasachadh innealan anns na 2-3 bliadhna a tha romhainn, bidh solar a’ mhargaidh ag àrdachadh, agus mar thoradh air sin bidh prìsean nas ìsle. Thathar an dùil, nuair a ruigeas a’ phrìs 2-3 uiread prìs thoraidhean Si, gun toir na buannachdan a thig bho chosgaisean siostaim nas ìsle agus coileanadh nas fheàrr air SiC mean air mhean gus àite margaidh innealan Si a ghabhail os làimh.
Tha pacadh traidiseanta stèidhichte air fo-stratan stèidhichte air silicon, agus feumaidh stuthan leth-chonnsachaidh an treas ginealach dealbhadh gu tur ùr. Faodaidh cleachdadh structaran pacaidh stèidhichte air silicon traidiseanta airson innealan cumhachd le beàrn-bann farsaing cùisean agus dùbhlain ùra a thoirt a-steach a thaobh tricead, riaghladh teirmeach, agus earbsachd. Tha innealan cumhachd SiC nas mothachaile air comas agus ionduchtachd dìosganach. An coimeas ri innealan Si, tha astaran suidse nas luaithe aig sgoltagan cumhachd SiC, agus faodaidh seo leantainn gu cus-ghluasad, crith, call suidse nas motha, agus eadhon mì-ghnìomhachd innealan. A bharrachd air an sin, bidh innealan cumhachd SiC ag obair aig teòthachdan nas àirde, agus mar sin feumach air dòighean riaghlaidh teirmeach nas adhartaiche.
Chaidh measgachadh de structaran eadar-dhealaichte a leasachadh ann an raon pacaidh cumhachd leth-chonnsachaidh le beàrn-chòmhlain farsaing. Chan eil pacaidh modalan cumhachd traidiseanta stèidhichte air Si freagarrach tuilleadh. Gus fuasgladh fhaighinn air na duilgheadasan a thaobh paramadairean àrda parasitic agus èifeachdas sgaoilidh teas bochd ann am pacaidh modalan cumhachd stèidhichte air Si traidiseanta, bidh pacaidh modalan cumhachd SiC a’ gabhail ri eadar-cheangal gun uèir agus teicneòlas fuarachaidh dà-thaobhach na structar, agus cuideachd a’ gabhail ri stuthan an t-substrate le giùlan teirmeach nas fheàrr, agus dh’ fheuch iad ri comasairean dì-cheangail, mothachairean teòthachd / gnàthach, agus cuairtean dràibhidh a thoirt a-steach do structar a’ mhodail, agus leasaich iad measgachadh de theicneòlasan pacaidh modalan eadar-dhealaichte. A bharrachd air an sin, tha cnapan-starra teicnigeach àrda ann airson saothrachadh innealan SiC agus tha cosgaisean cinneasachaidh àrd.
Tha innealan silicon carbide air an dèanamh le bhith a’ tasgadh sreathan epitaxial air fo-strat silicon carbide tro CVD. Tha am pròiseas a’ toirt a-steach glanadh, ocsaidachadh, fotolithografaidh, gràbhaladh, stialladh photoresist, implantachadh ian, tasgadh ceò ceimigeach de silicon nitride, snasadh, sputtering, agus ceumannan giullachd às deidh sin gus structar an inneil a chruthachadh air an fho-strat criostail singilte SiC. Am measg nam prìomh sheòrsaichean innealan cumhachd SiC tha diodes SiC, transistors SiC, agus modalan cumhachd SiC. Air sgàth nithean leithid astar cinneasachaidh stuthan suas an abhainn slaodach agus ìrean toraidh ìosal, tha cosgaisean saothrachaidh an ìre mhath àrd aig innealan silicon carbide.
A bharrachd air sin, tha duilgheadasan teicnigeach sònraichte ann an saothrachadh innealan silicon carbide:
1) Tha e riatanach pròiseas sònraichte a leasachadh a tha a rèir feartan stuthan silicon carbide. Mar eisimpleir: tha puing leaghaidh àrd aig SiC, a tha a’ dèanamh sgaoileadh teirmeach traidiseanta neo-èifeachdach. Tha e riatanach dòigh doping implantachadh ian a chleachdadh agus smachd ceart a chumail air paramadairean leithid teòthachd, ìre teasachaidh, fad, agus sruthadh gas; tha SiC neo-ghnìomhach do fhuasglaidhean ceimigeach. Bu chòir dòighean leithid searbhag tioram a chleachdadh, agus bu chòir stuthan masg, measgachaidhean gas, smachd air leathad balla-taobh, ìre searbhag, garbh-chruth balla-taobh, msaa. a bharrachadh agus a leasachadh;
2) Feumaidh saothrachadh electrodan meatailt air uaifearan silicon carbide strì an aghaidh conaltraidh fo 10-5Ω2. Tha seasmhachd teirmeach bochd aig na stuthan electrod a choinnicheas ris na riatanasan, Ni agus Al, os cionn 100°C, ach tha seasmhachd teirmeach nas fheàrr aig Al/Ni. Tha an strì an aghaidh conaltraidh sònraichte aig stuth electrod co-dhèanta /W/Au 10-3Ω2 nas àirde;
3) Tha caitheamh gearraidh àrd aig SiC, agus tha cruas SiC san dàrna àite às dèidh daoimean, a tha a’ cur riatanasan nas àirde air adhart airson gearradh, bleith, snasadh agus teicneòlasan eile.
A bharrachd air an sin, tha innealan cumhachd silicon carbide clais nas duilghe a dhèanamh. A rèir diofar structaran innealan, faodar innealan cumhachd silicon carbide a roinn sa mhòr-chuid ann an innealan planar agus innealan clais. Tha cunbhalachd aonaid math agus pròiseas saothrachaidh sìmplidh aig innealan cumhachd silicon carbide planar, ach tha iad buailteach do bhuaidh JFET agus tha comas dìosganach àrd agus strì an aghaidh staid-air aca. An coimeas ri innealan planar, tha cunbhalachd aonaid nas ìsle aig innealan cumhachd silicon carbide clais agus tha pròiseas saothrachaidh nas iom-fhillte aca. Ach, tha structar an clais a’ brosnachadh dùmhlachd aonad an inneil agus tha e nas dualtaiche buaidh JFET a thoirt gu buil, a tha buannachdail airson fuasgladh fhaighinn air duilgheadas gluasad seanail. Tha feartan sàr-mhath aige leithid strì an aghaidh-air beag, comas dìosganach beag, agus caitheamh lùtha suidse ìosal. Tha buannachdan mòra cosgais is coileanaidh aige agus tha e air a bhith na phrìomh stiùireadh ann an leasachadh innealan cumhachd silicon carbide. A rèir làrach-lìn oifigeil Rohm, chan eil structar ROHM Gen3 (structar Gen1 Trench) ach 75% de raon sliseag Gen2 (Plannar2), agus tha strì an aghaidh lasachaidh structar ROHM Gen3 air a lùghdachadh 50% fon aon mheud sliseag.
Tha fo-strat silicon carbide, epitaxy, aghaidh-deireadh, cosgaisean R&D agus feadhainn eile a’ dèanamh suas 47%, 23%, 19%, 6% agus 5% de chosgais saothrachaidh innealan silicon carbide fa leth.
Mu dheireadh, cuiridh sinn fòcas air a bhith a’ briseadh sìos na cnapan-starra teicnigeach a tha an lùib fo-stratan ann an slabhraidh gnìomhachas silicon carbide.
Tha am pròiseas cinneasachaidh airson fo-stratan silicon carbide coltach ri pròiseas cinneasachaidh fo-stratan stèidhichte air silicon, ach nas duilghe.
Mar as trice bidh am pròiseas saothrachaidh airson fo-strat silicon carbide a’ toirt a-steach co-chur stuthan amh, fàs criostail, giullachd ingot, gearradh ingot, bleith wafer, snasadh, glanadh agus ceanglaichean eile.
Is e ìre fàis criostail cridhe a’ phròiseis gu lèir, agus tha an ceum seo a’ dearbhadh feartan dealain an t-substrate silicon carbide.
Tha e doirbh stuthan silicon carbide fhàs anns an ìre leaghaidh fo chumhachan àbhaisteach. Tha teòthachd fàis os cionn 2300°C aig an dòigh fàis ìre smùide a tha mòr-chòrdte air a’ mhargaidh an-diugh agus feumaidh e smachd mionaideach air teòthachd an fàis. Tha am pròiseas obrachaidh gu lèir cha mhòr duilich fhaicinn. Bheir mearachd bheag air toradh a bhith air a sgrìobadh. An coimeas ri sin, chan fheum stuthan silicon ach 1600℃, a tha mòran nas ìsle. Tha duilgheadasan ann cuideachd le bhith ag ullachadh fo-stratan silicon carbide leithid fàs criostail slaodach agus riatanasan àrda cruth criostail. Bheir fàs uaifearan silicon carbide timcheall air 7 gu 10 latha, agus chan eil tarraing slat silicon a’ toirt ach 2 latha gu leth. A bharrachd air an sin, tha silicon carbide na stuth aig a bheil cruas san dàrna àite às dèidh daoimean. Caillidh e mòran rè gearradh, bleith agus snasadh, agus chan eil an co-mheas toraidh ach 60%.
Tha fios againn gu bheil an gluasad ann a bhith a’ meudachadh meud nan fo-stratan silicon carbide, agus leis gu bheil am meud a’ sìor fhàs, tha na riatanasan airson teicneòlas leudachaidh trast-thomhas a’ sìor fhàs nas àirde. Feumaidh e measgachadh de dhiofar eileamaidean smachd teicnigeach gus fàs ath-aithriseach chriostalan a choileanadh.
Àm puist: 22 Cèitean 2024