Difficultates technicae in stabili productione laminarum silicii carburi altae qualitatis cum stabili effectu includunt:
1) Cum crystalli in ambiente clauso altae temperaturae supra 2000°C crescere debeant, requisita moderationis temperaturae sunt altissima;
2) Cum carburum silicii plus quam 200 structuras crystallinas habeat, sed paucae tantum structurae carburi silicii monocrystallini materiae semiconductrices necessariae sint, proportio silicii ad carbonem, gradiens temperaturae accretionis, et accretio crystalli accurate moderandae sunt per processum accretionis crystalli. Parametri ut celeritas et pressio fluxus aeris;
3) Sub methodo transmissionis phasis vaporis, technologia expansionis diametri accretionis crystalli carburi silicii difficillima est;
4) Durities carburi silicii proxima est duritiae adamantis, et artes secandi, terendi, et poliendi difficiles sunt.
Laminae epitaxiales SiC: plerumque per depositionem vaporis chemici (CVD) fabricantur. Secundum genera dopationis diversa, in laminas epitaxiales typi n et typi p dividuntur. Hantian Tiancheng et Dongguan Tianyu domesticae iam laminas epitaxiales SiC 4/6 unciarum praebere possunt. Epitaxiam SiC in campo altae tensionis difficile est moderari, et qualitas epitaxis SiC maiorem vim in machinis SiC habet. Praeterea, apparatus epitaxialis a quattuor societatibus praecipuis in industria monopolizatur: Axitron, LPE, TEL et Nuflare.
Epitaxis carburi silicii"Wallet" (plagula) ad lagulam carburi silicii refertur, in qua pellicula crystallina singularis (stratum epitaxiale) cum certis requisitis et eisdem ac crystallus substrati in substrato carburi silicii originali crescit. Incrementum epitaxiale praecipue utitur apparatu CVD (Depositione Vaporis Chemici) vel apparatu MBE (Epitaxiali Fasciculi Molecularis). Cum instrumenta carburi silicii directe in strato epitaxiali fabricentur, qualitas strati epitaxialis directe afficit efficaciam et proventum instrumenti. Cum efficacia tensionis tolerandae instrumenti pergit crescere, crassitudo strati epitaxialis correspondentis fit crassiore et moderatio difficilior. Generaliter, cum tensio circa 600V est, crassitudo strati epitaxialis requisita est circiter 6 microna; cum tensio inter 1200-1700V est, crassitudo strati epitaxialis requisita 10-15 microna attingit. Si tensio plus quam 10,000 voltia attingit, crassitudo strati epitaxialis plus quam 100 microna requiri potest. Cum crassitudo strati epitaxialis pergat crescere, difficilius fit crassitudinis et uniformitatem resistivitatis necnon densitatem vitiorum moderari.
Instrumenta SiC: Internationaliter, transistores SiC SBD et MOSFET 600~1700V iam industrializati sunt. Producta praecipua tensionibus infra 1200V operantur et imprimis involucrum TO utuntur. Quod ad pretia attinet, in foro internationali producta SiC circiter quinquies vel sexies carius quam eorum similia Si venduntur. Tamen, pretia quotannis 10% decrescunt, cum materiae primae et productionis instrumentorum in proximis 2-3 annis expansum, copia mercatus augebitur, quod ad ulteriores reductiones pretiorum ducet. Expectatur ut, cum pretium bis vel ter maius quam pretium productorum Si attinget, commoda ex sumptibus systematis imminutis et efficacia aucta allata SiC paulatim impellat ut spatium mercatus instrumentorum Si occupet.
Involucra tradita in substratis siliciis fundantur, dum materiae semiconductrices tertiae generationis designum omnino novum requirunt. Usus structurarum involucrorum traditarum siliciis fundatarum pro instrumentis potentiae cum latitudine frequentiae novas difficultates et provocationes ad frequentiam, administrationem thermalem, et firmitatem pertinentes introducere potest. Instrumenta potentiae SiC sensibiliora sunt capacitati et inductantiae parasiticae. Comparata instrumentis Si, lamellae potentiae SiC celeriores celeritates commutationis habent, quae ad excessum electricum, oscillationem, damna commutationis aucta, et etiam vitia instrumentorum ducere possunt. Praeterea, instrumenta potentiae SiC ad temperaturas altiores operantur, requirentes technicas administrationis thermalis provectiores.
Variae structurae diversae in agro involucrorum potentiae semiconductorum cum latitudine frequentiae evolutae sunt. Involucrum modulorum potentiae traditionale Si fundatum iam non aptum est. Ad solvenda problemata parametrorum parasiticorum altorum et efficaciae dissipationis caloris parvae involucri modulorum potentiae traditionalis Si fundati, involucrum modulorum potentiae SiC interconnexionem sine filo et technologiam refrigerationis bifrontem in structura sua adhibet, necnon materiam substrati meliorem conductivitatem thermalem adhibet, et conatus est condensatores disiunctionis, sensores temperaturae/currentis, et circuitus impulsoris in structuram modulorum integrare, et varietatem technologiarum involucri modulorum excogitavit. Praeterea, impedimenta technica magna ad fabricationem instrumentorum SiC existunt et sumptus productionis alti sunt.
Instrumenta carburi silicii per depositionem stratorum epitaxialium in substrato carburi silicii per CVD producuntur. Processus purgationem, oxidationem, photolithographiam, corrosionem, detractionem photoresistis, implantationem ionicam, depositionem vaporis chemici nitridi silicii, polituram, pulverizationem cathodicam, et subsequentes gradus processus ad structuram instrumenti in substrato monocrystallino SiC formandam complectitur. Genera instrumentorum potentiae SiC principalia includunt diodos SiC, transistores SiC, et modulos potentiae SiC. Ob causas ut tarda celeritas productionis materiae anterioris et taxas proventus humiles, instrumenta carburi silicii sumptus fabricationis relative altos habent.
Praeterea, fabricatio instrumentorum e carburo silicii quasdam difficultates technicas habet:
1) Necesse est processum specificum evolvere qui cum proprietatibus materiarum carburi silicii congruat. Exempli gratia: SiC altum punctum liquefactionis habet, quod diffusionem thermalem traditionalem inefficacem reddit. Necesse est methodum doping implantationis ionicae adhibere et accurate parametros moderari, ut temperaturam, celeritatem calefactionis, durationem, et fluxum gasis; SiC iners est solventibus chemicis. Methodi ut corrosio sicca adhibendae sunt, et materiae personarum, mixturae gasorum, moderatio inclinationis parietis lateralis, celeritatis corrosionis, asperitatis parietis lateralis, etc., optimizandae et evolvendae sunt.
2) Fabricatio electrodorum metallicorum in laminis carburi silicii resistentiam contactus infra 10-5Ω² requirit. Materiae electrodorum quae requisitis satisfaciunt, Ni et Al, stabilitatem thermalem supra 100°C malam habent, sed Al/Ni stabilitatem thermalem meliorem habet. Resistentia specifica contactus materiae electrodorum compositae /W/Au 10-3Ω² altior est;
3) SiC magnum detrimentum sectionis habet, et duritia SiC secunda tantum adamantibus est, quod maiores necessitates ad secandum, terendum, poliendum aliasque technologias proponit.
Praeterea, instrumenta potentiae carburi silicii fossata difficilius fabricantur. Secundum structuras instrumentorum diversas, instrumenta potentiae carburi silicii praecipue in plana et fossata dividi possunt. Instrumenta potentiae carburi silicii plana bonam constantiam unitatum et processum fabricationis simplicem habent, sed effectui JFET obnoxia sunt et capacitatem parasiticam magnam et resistentiam status acti habent. Comparata cum instrumentis planis, instrumenta potentiae carburi silicii fossata minorem constantiam unitatum habent et processum fabricationis complexiorem habent. Attamen structura fossata densitati unitatum augendae favet et minus verisimile est effectum JFET producere, quod utile est ad solvendum problema mobilitatis canalium. Proprietates excellentes habet, ut resistentiam acti parvam, capacitatem parasiticam parvam, et consumptionem energiae commutationis humilem. Commoda sumptus et effectus significantes habet et directio principalis evolutionis instrumentorum potentiae carburi silicii facta est. Secundum situm interretialem officialem Rohm, structura ROHM Gen3 (structura Fossae Gen1) tantum 75% areae fragmenti Gen2 (Plannar2) est, et resistentia acti structurae ROHM Gen3 50% sub eadem magnitudine fragmenti redacta est.
Substrata carburi silicii, epitaxia, operationes initiales, sumptus investigationis et progressionis (R&D), aliaeque 47%, 23%, 19%, 6%, et 5% sumptuum fabricationis instrumentorum carburi silicii respective constituunt.
Denique, in dissolvendis impedimentis technicis substratorum in catena industriae carburi silicii operam dabimus.
Processus productionis substratorum carburi silicii similis est processui productionis substratorum silicio fundatorum, sed difficilior.
Processus fabricationis substrati carburi silicii plerumque comprehendit synthesim materiae rudis, incrementum crystalli, processum lingotum, sectionem lingotum, trituram lamellarum, polituram, purgationem, et alias nexus.
Gradus accretionis crystalli est cor totius processus, et hic gradus proprietates electricas substrati carburi silicii determinat.
Materiae carburi silicii difficulter in phase liquida sub condicionibus normalibus crescunt. Methodus crescendi phase vaporis, hodie in foro popularis, temperaturam crescendi supra 2300°C habet et accuratam temperaturae crescendi moderationem requirit. Totum processum operationis fere difficile est observare. Levis error ad productum abiectum ducet. Comparate, materiae silicii tantum 1600℃ requirunt, quod multo inferius est. Praeparatio substratorum carburi silicii etiam difficultates, ut tardam crescendi crystalli et altas requisita formae crystalli, occurrit. Crescentia lamellae carburi silicii circiter 7 ad 10 dies requirit, dum extractio virgae silicii tantum 2 et dimidium dies requirit. Praeterea, carburum silicii est materia cuius duritia tantum adamantibus secunda est. Multum per sectionem, trituram et polituram perdet, et ratio productionis tantum 60% est.
Scimus inclinationem esse ad magnitudinem substratorum carburi silicii augendam; cum magnitudo pergit crescere, requisita technologiae expansionis diametri maiores et maiores fiunt. Combinationem variorum elementorum moderationis technicae requirit ad incrementum iterativum crystallorum efficiendum.
Tempus publicationis: XXII Maii, MMXXIV