Zehmetiyên teknîkî yên di hilberîna bi girseyî ya domdar a waflên karbîda silîkonê yên bi kalîte bilind de bi performansek stabîl ev in:
1) Ji ber ku krîstal pêdivî ye ku di hawîrdorek girtî ya germahiya bilind a li jor 2000°C de mezin bibin, hewcedariyên kontrola germahiyê pir zêde ne;
2) Ji ber ku karbîda silîkonê zêdetirî 200 avahiyên krîstal hene, lê tenê çend avahiyên karbîda silîkonê ya krîstala yekane materyalên nîvconductor ên pêwîst in, rêjeya silîkon-ber-karbon, gradyana germahiya mezinbûnê, û mezinbûna krîstalê divê di dema pêvajoya mezinbûna krîstalê de bi awayekî rast werin kontrol kirin. Parametreyên wekî leza û zexta herikîna hewayê;
3) Li gorî rêbaza veguhestina qonaxa buharê, teknolojiya berfirehkirina qûtrasê ya mezinbûna krîstala karbîda silîkonê pir dijwar e;
4) Hişkbûna karbîda silîkonê nêzîkî ya elmasê ye, û teknîkên birrîn, hûrkirin û cilandinê dijwar in.
Waflên epitaksiyal ên SiC: bi gelemperî bi rêbaza danîna buxara kîmyewî (CVD) têne çêkirin. Li gorî celebên dopîngê yên cûda, ew dibin waflên epitaksiyal ên celebê-n û celebê-p. Hantian Tiancheng û Dongguan Tianyu yên navxweyî dikarin waflên epitaksiyal ên SiC yên 4-inch/6-inch peyda bikin. Ji bo epitaksiyal a SiC, kontrolkirina wê di qada voltaja bilind de dijwar e, û kalîteya epitaksiyal a SiC bandorek mezintir li ser cîhazên SiC dike. Wekî din, alavên epitaksiyal ji hêla çar pargîdaniyên pêşeng ên di pîşesaziyê de têne monopolîzekirin: Axitron, LPE, TEL û Nuflare.
Epitaksiyal a karbîda silîkonêWafer behsa wafereke silicon carbide dike ku tê de fîlmeke krîstal a yekane (qata epitaksiyal) bi hin hewcedarîyan û heman krîstala substratê li ser substrata silicon carbide ya orîjînal tê çandin. Mezinbûna epitaksiyal bi giranî alavên CVD (Depozîsyona Buhara Kîmyewî) an alavên MBE (Epitaksiya Tîrêjên Molekulî) bikar tîne. Ji ber ku cîhazên silicon carbide rasterast di qata epitaksiyal de têne çêkirin, kalîteya qata epitaksiyal rasterast bandorê li performans û berhemdariya cîhazê dike. Her ku performansa berxwedana voltaja cîhazê zêde dibe, qalindahiya qata epitaksiyal a têkildar stûrtir dibe û kontrol dijwartir dibe. Bi gelemperî, dema ku voltaja li dora 600V be, qalindahiya qata epitaksiyal a pêwîst nêzîkî 6 mîkron e; dema ku voltaja di navbera 1200-1700V de ye, qalindahiya qata epitaksiyal a pêwîst digihîje 10-15 mîkron. Ger voltaja ji 10,000 volt zêdetir bibe, dibe ku qalindahiya qata epitaksiyal a ji 100 mîkronan zêdetir hewce be. Her ku qalindahiya çîna epîtaksîyal zêde dibe, kontrolkirina qalindahî, yekrengiya berxwedanê û dendika kêmasiyan dijwartir dibe.
Amûrên SiC: Li seranserê cîhanê, SiC SBD û MOSFET ên 600~1700V hatine pîşesazîkirin. Berhemên sereke di asta voltaja li jêr 1200V de dixebitin û bi giranî pakkirina TO bikar tînin. Di warê bihayê de, berhemên SiC li bazara navneteweyî bi qasî 5-6 caran ji hevtayên xwe yên Si bilindtir in. Lêbelê, biha bi rêjeya salane ya 10% kêm dibin, bi berfirehbûna materyal û hilberîna amûran di 2-3 salên bê de, dabînkirina bazarê dê zêde bibe, ku bibe sedema kêmkirina bihayên din. Tê payîn ku dema ku biha bigihîje 2-3 caran ji yên berhemên Si, avantajên ku ji hêla lêçûnên pergalê yên kêmkirî û performansa çêtir ve têne anîn dê hêdî hêdî SiC ber bi dagirkirina cîhê bazara amûrên Si ve bibin.
Pakêtkirina kevneşopî li ser bingehên bingeha silîkonê ye, lê materyalên nîvconductor ên nifşa sêyemîn sêwiranek bi tevahî nû hewce dikin. Bikaranîna avahiyên pakêtkirinê yên kevneşopî yên bingeha silîkonê ji bo cîhazên hêzê yên bi bandgap fireh dikare pirsgirêk û dijwarîyên nû yên têkildarî frekans, rêveberiya germî û pêbaweriyê derxîne holê. Amûrên hêzê yên SiC ji kapasîte û înduktansa parazît re hesastir in. Li gorî cîhazên Si, çîpên hêzê yên SiC xwedî leza guheztinê ya bileztir in, ku dikare bibe sedema zêdegavtinê, lerizînê, zêdebûna windahiyên guheztinê, û tewra xirabûna cîhazê. Wekî din, cîhazên hêzê yên SiC di germahiyên bilindtir de dixebitin, ku hewceyê teknîkên rêveberiya germî ya pêşkeftîtir in.
Di warê pakkirina hêzê ya nîvconductor a bi bandgap fireh de gelek avahiyên cuda hatine pêşxistin. Pakkirina modulên hêzê yên kevneşopî yên li ser bingeha Si êdî ne guncaw e. Ji bo çareserkirina pirsgirêkên parametreyên parazît ên bilind û bandora belavkirina germê ya nebaş a pakkirina modulên hêzê yên kevneşopî yên li ser bingeha Si, pakkirina modulên hêzê yên SiC di avahiya xwe de teknolojiya girêdana bêtêl û sarkirina du alî bikar tîne, û her weha materyalên binerdê yên bi rêberiya germê ya çêtir bikar tîne, û hewl da ku kapasîtorên veqetandinê, sensorên germahî/herikê, û devreyên ajotinê di nav avahiya modulê de entegre bike, û cûrbecûr teknolojiyên pakkirina modulên cûda pêşxist. Wekî din, astengiyên teknîkî yên bilind li pêşiya çêkirina cîhazên SiC hene û lêçûnên hilberînê bilind in.
Amûrên karbîda silîkonê bi danîna tebeqeyên epitaksiyal li ser substratek karbîda silîkonê bi rêya CVD têne hilberandin. Pêvajo paqijkirin, oksîdasyon, fotolîtografî, gravkirin, rakirina fotoberxwedêr, çandina îyonan, danîna buhara kîmyewî ya nîtrîda silîkonê, cilkirin, sputterkirin, û gavên pêvajoyê yên paşê ji bo çêkirina avahiya amûrê li ser substrata krîstala yekane ya SiC vedihewîne. Cureyên sereke yên amûrên hêza SiC dîodên SiC, tranzîstorên SiC, û modulên hêza SiC ne. Ji ber faktorên wekî leza hilberîna materyalê ya jorîn a hêdî û rêjeyên hilberîna nizm, amûrên karbîda silîkonê lêçûnên çêkirinê yên nisbeten bilind hene.
Wekî din, çêkirina cîhazên silicon carbide hin zehmetiyên teknîkî hene:
1) Pêdivî ye ku pêvajoyek taybetî were pêşxistin ku bi taybetmendiyên materyalên karbîda silîkonê re lihevhatî be. Mînakî: SiC xala helandinê ya bilind heye, ku belavbûna germî ya kevneşopî bêbandor dike. Pêdivî ye ku rêbaza dopkirina çandina îyonan were bikar anîn û parametreyên wekî germahî, rêjeya germkirinê, dem û herikîna gazê bi rastî werin kontrol kirin; SiC li hember çareserkerên kîmyewî bêbandor e. Divê rêbazên wekî gravkirina hişk werin bikar anîn, û materyalên maskê, tevlihevên gazê, kontrola şemitoka dîwarê alî, rêjeya gravkirinê, hişkbûna dîwarê alî, û hwd. divê werin çêtirkirin û pêşve xistin;
2) Çêkirina elektrodên metalî li ser waflên karbîda silîkonê berxwedana têkiliyê ya li jêr 10-5Ω2 hewce dike. Materyalên elektrodê yên ku şertan pêk tînin, Ni û Al, li jor 100°C xwedî îstîqrara germî ya nebaş in, lê Al/Ni xwedî îstîqrara germî ya çêtir e. Berxwedana taybetî ya têkiliyê ya materyalê elektrodê yê kompozît /W/Au 10-3Ω2 bilindtir e;
3) SiC xwedî aşîna birrînê ya bilind e, û hişkbûna SiC tenê piştî elmasê di rêza duyemîn de ye, ku ji bo birrîn, hûrkirin, cilkirin û teknolojiyên din hewcedariyên bilindtir derdixe pêş.
Herwiha, çêkirina cîhazên hêzê yên karbîda silîkonê yên xendekan dijwartir e. Li gorî avahiyên cîhazên cûda, cîhazên hêzê yên karbîda silîkonê dikarin bi giranî wekî cîhazên planar û cîhazên xendekan werin dabeş kirin. Cîhazên hêzê yên karbîda silîkonê yên planar xwedî yekîneyeke baş û pêvajoyek çêkirinê ya hêsan in, lê meyldarê bandora JFET in û kapasîteya parazît û berxwedana rewşa-destpêkirinê ya bilind in. Li gorî cîhazên planar, cîhazên hêzê yên karbîda silîkonê yên xendekan xwedî yekîneyeke kêmtir in û pêvajoyek çêkirinê ya tevlihevtir in. Lêbelê, avahiya xendekan ji bo zêdekirina dendika yekîneya cîhazê guncan e û kêmtir îhtîmal e ku bandora JFET çêbike, ku ji bo çareserkirina pirsgirêka tevgera kanalê sûdmend e. Taybetmendiyên wê yên hêja hene wekî berxwedana-destpêkirinê ya piçûk, kapasîteya parazît a piçûk, û xerckirina enerjiya guheztinê ya kêm. Avantajên lêçûn û performansê yên girîng hene û bûye rêça sereke ya pêşkeftina cîhazên hêzê yên karbîda silîkonê. Li gorî malpera fermî ya Rohm, avahiya ROHM Gen3 (avahîya Gen1 Trench) tenê %75ê qada çîpa Gen2 (Plannar2) pêk tîne, û berxwedana avahiya ROHM Gen3 di heman mezinahiya çîpê de %50 kêm dibe.
Lêçûnên substrata karbîda silîkonê, epîtaksî, pêş-dawiyê, lêçûnên R&D û yên din bi rêzê ve ji sedî 47, 23, 19, 6 û 5ê lêçûna çêkirinê ya cîhazên karbîda silîkonê pêk tînin.
Di dawiyê de, em ê li ser şikandina astengiyên teknîkî yên substratan di zincîra pîşesaziya karbîda silîkonê de bisekinin.
Pêvajoya hilberîna substratên karbîda silîkonê dişibihe ya substratên li ser bingeha silîkonê, lê dijwartir e.
Pêvajoya çêkirina substrata karbîda silîkonê bi gelemperî senteza madeya xav, mezinbûna krîstalan, hilberandina şilqeyan, birîna şilqeyan, hûrkirina waflan, cilkirin, paqijkirin û girêdanên din vedihewîne.
Qonaxa mezinbûna krîstalan bingeha tevahiya pêvajoyê ye, û ev gav taybetmendiyên elektrîkî yên substrata karbîda silîkonê diyar dike.
Materyalên karbîda silîkonê di şert û mercên normal de di qonaxa şil de dijwar e ku werin çandin. Rêbaza mezinbûna qonaxa buharê ku îro di sûkê de populer e, germahiya mezinbûnê ji 2300°C jortir e û kontrola rast a germahiya mezinbûnê hewce dike. Çavdêriya tevahiya pêvajoya xebitandinê hema hema dijwar e. Xeletiyek piçûk dê bibe sedema avêtina hilberê. Berawirdkirinê, materyalên silîkonê tenê 1600℃ hewce dikin, ku pir kêmtir e. Amadekirina substratên karbîda silîkonê jî bi zehmetiyên wekî mezinbûna hêdî ya krîstalê û hewcedariyên bilind ên forma krîstalê re rû bi rû dimîne. Mezinbûna wafera karbîda silîkonê bi qasî 7 heta 10 rojan digire, lê kişandina çîpên silîkonê tenê 2 roj û nîv digire. Wekî din, karbîda silîkonê materyalek e ku hişkbûna wê piştî elmasê duyemîn e. Ew ê di dema birîn, hûrkirin û cilandinê de gelek winda bike, û rêjeya derketinê tenê %60 e.
Em dizanin ku meyl ew e ku mezinahiya substratên karbîda silîkonê zêde bibe, her ku mezinahî berdewam dike, pêdiviyên ji bo teknolojiya berfirehkirina qûtrasê her ku diçe zêdetir dibin. Ji bo ku mezinbûna dubare ya krîstalan pêk were, pêdivî bi tevlîheviyek ji hêmanên kontrola teknîkî yên cûrbecûr heye.
Dema weşandinê: 22ê Gulana 2024an