Mathata a tekheniki a li-wafer tsa carbide tsa silicon tse hlahisang ka bongata tse tsitsitseng tse nang le ts'ebetso e tsitsitseng a kenyelletsa:
1) Kaha likristale li hloka ho hola tikolohong e koetsoeng mochesong o phahameng ka holimo ho 2000°C, litlhoko tsa taolo ea mocheso li phahame haholo;
2) Kaha silicon carbide e na le dibopeho tsa kristale tse fetang 200, empa ke dibopeho tse mmalwa feela tsa silicon carbide ya kristale e le nngwe feela e leng thepa ya semiconductor e hlokahalang, karolelano ya silicon-to-carbon, gradient ya mocheso wa kgolo, le kgolo ya kristale di hloka ho laolwa ka nepo nakong ya tshebetso ya kgolo ya kristale. Dipharamithara tse kang lebelo le kgatello ya phallo ya moya;
3) Tlas'a mokhoa oa phetiso ea mouoane, theknoloji ea katoloso ea bophara ba kholo ea kristale ea silicon carbide e thata haholo;
4) Bothata ba carbide ea silicon bo batla bo tšoana le ba daemane, 'me mekhoa ea ho seha, ho sila le ho bentša e thata.
Li-wafer tsa SiC epitaxial: hangata li etsoa ka mokhoa oa chemical vapor deposition (CVD). Ho ea ka mefuta e fapaneng ea doping, li arotsoe ka li-wafer tsa epitaxial tsa mofuta oa n le oa mofuta oa p. Hantian Tiancheng le Dongguan Tianyu tsa lapeng li se li ntse li ka fana ka li-wafer tsa SiC epitaxial tsa lisenthimithara tse 4/6. Bakeng sa epitaxy ea SiC, ho thata ho e laola tšimong ea motlakase o phahameng, 'me boleng ba epitaxy ea SiC bo na le tšusumetso e kholo lisebelisoa tsa SiC. Ho feta moo, lisebelisoa tsa epitaxial li laoloa ke lik'hamphani tse 'ne tse etellang pele indastering: Axitron, LPE, TEL le Nuflare.
Epitaxial ea silicon carbidewafer e bolela wafer ea silicon carbide eo ho eona filimi e le 'ngoe ea kristale (lera la epitaxial) e nang le litlhoko tse itseng le tse tšoanang le kristale ea substrate e lengoang holim'a substrate ea pele ea silicon carbide. Khōlo ea Epitaxial e sebelisa haholo-holo lisebelisoa tsa CVD (Chemical Vapor Deposition, ) kapa lisebelisoa tsa MBE (Molecular Beam Epitaxy). Kaha lisebelisoa tsa silicon carbide li etsoa ka ho toba lera la epitaxial, boleng ba lera la epitaxial bo ama ka ho toba ts'ebetso le chai ea sesebelisoa. Ha motlakase o mamella ts'ebetso ea sesebelisoa o ntse o eketseha, botenya ba lera la epitaxial le tsamaellanang boa teteana 'me taolo e ba thata le ho feta. Ka kakaretso, ha motlakase o le haufi le 600V, botenya ba lera la epitaxial bo hlokahalang ke hoo e ka bang li-microns tse 6; ha motlakase o le pakeng tsa 1200-1700V, botenya ba lera la epitaxial bo hlokahalang bo fihla ho li-microns tse 10-15. Haeba motlakase o fihla ho feta li-volts tse 10,000, botenya ba lera la epitaxial ba li-microns tse fetang 100 bo ka hlokahala. Ha botenya ba lera la epitaxial bo ntse bo eketseha, ho ba thata le ho feta ho laola ho tšoana ha botenya le ho hanyetsa le ho teteana ha sekoli.
Disebediswa tsa SiC: Matjhabeng, 600 ~ 1700V SiC SBD le MOSFET di se di ntlafaditswe. Dihlahiswa tse kgolo di sebetsa maemong a motlakase a ka tlase ho 1200V mme haholoholo di sebedisa diphuthelwana tsa TO. Mabapi le ditheko, dihlahiswa tsa SiC mmarakeng wa matjhabeng di theko e hodimo ka makgetlo a ka bang 5-6 ho feta dihlahiswa tse ding tsa Si. Leha ho le jwalo, ditheko di fokotseha ka sekgahla sa selemo le selemo sa 10%. ka katoloso ya thepa e nyolohang le tlhahiso ya disebediswa dilemong tse 2-3 tse tlang, phepelo ya mmaraka e tla eketseha, e leng se lebisang phokotsong e eketsehileng ya ditheko. Ho lebelletswe hore ha theko e fihla makgetlong a 2-3 ho feta ya dihlahiswa tsa Si, melemo e tlisitsweng ke ho fokotseha ha ditjeo tsa sistimi le tshebetso e ntlafetseng e tla kganna SiC butle-butle ho nka sebaka sa mmaraka sa disebediswa tsa Si.
Ho paka ka setso ho itshetlehile hodima di-substrate tse thehilweng hodima silicon, ha thepa ya semiconductor ya moloko wa boraro e hloka moralo o motjha ka ho feletseng. Ho sebedisa meaho ya setso ya ho paka e thehilweng hodima silicon bakeng sa disebediswa tsa motlakase tse nang le lekhalo le leholo ho ka hlahisa mathata le diphephetso tse ntjha tse amanang le maqhubu, taolo ya mocheso, le botshepehi. Disebediswa tsa motlakase tsa SiC di na le kutlwisiso e kgolo ya bokgoni ba dikokonyana le ho kenella ha motlakase. Ha di bapiswa le disebediswa tsa Si, di-chip tsa motlakase tsa SiC di na le lebelo le potlakileng la ho fetola, e leng se ka lebisang ho hodimo, ho sisinyeha, tahlehelo e eketsehileng ya ho fetola, esita le ho se sebetse hantle ha disebediswa. Ho feta moo, disebediswa tsa motlakase tsa SiC di sebetsa maemong a lehodimo a mocheso, di hloka mekgwa e tswetseng pele ya taolo ya mocheso.
Meaho e fapaneng e ntlafalitsoe lefapheng la ho paka motlakase oa semiconductor o nang le bandgap e pharaletseng. Ho paka motlakase oa Si-based power module ha ho sa loketse. E le ho rarolla mathata a liparamente tse phahameng tsa likokoana-hloko le katleho e fokolang ea ho qhala mocheso oa ho paka motlakase oa Si-based power module, ho paka motlakase oa SiC ho sebelisa khokahano ea waelese le theknoloji ea ho pholisa mahlakore a mabeli sebopehong sa eona, 'me hape ho amohela thepa ea substrate ka conductivity e betere ea mocheso, 'me ho lekiloe ho kopanya li-capacitor tse arolang, li-sensor tsa mocheso/oa hona joale, le lipotoloho tsa drive sebopehong sa module, 'me ho ntlafalitsoe mekhoa e fapaneng ea ho paka motlakase. Ho feta moo, ho na le litšitiso tse phahameng tsa tekheniki tlhahisong ea lisebelisoa tsa SiC le litšenyehelo tsa tlhahiso li holimo.
Disebediswa tsa silicon carbide di hlahiswa ka ho kenya dikarolo tsa epitaxial hodima substrate ya silicon carbide ka CVD. Tshebetso ena e kenyeletsa ho hlwekisa, ho oxidation, photolithography, ho etching, ho hlobola photoresist, ho kenya ion, ho kenya silicon nitride ka mouoane wa dikhemikhale, ho bentsha, ho phunya, le mehato e latelang ya ho e lokisa ho theha sebopeho sa sesebediswa hodima substrate ya kristale e le nngwe ya SiC. Mefuta e meholo ya disebediswa tsa matla tsa SiC e kenyeletsa di-diode tsa SiC, di-transistors tsa SiC, le di-module tsa matla tsa SiC. Ka lebaka la mabaka a kang lebelo le liehang la tlhahiso ya thepa le sekhahla se tlase sa tlhahiso, disebediswa tsa silicon carbide di na le ditjeo tse phahameng tsa tlhahiso.
Ho phaella moo, tlhahiso ea lisebelisoa tsa silicon carbide e na le mathata a itseng a tekheniki:
1) Ho hlokahala ho ntshetsa pele tshebetso e itseng e tsamaellanang le dibopeho tsa thepa ya silicon carbide. Mohlala: SiC e na le ntlha e phahameng ya ho qhibiliha, e leng se etsang hore ho hasana ha mocheso wa setso ho se sebetse. Ho hlokahala ho sebedisa mokgwa wa ho kenya ion le ho laola ka nepo diparamitha tse kang mocheso, sekgahla sa ho futhumatsa, nako, le phallo ya kgase; SiC ha e kenelle dikhemikhaleng tse qhibilihisang. Mekhoa e kang ho tjhesa ka ommeng e lokela ho sebediswa, mme thepa ya maske, metswako ya kgase, taolo ya leralla la lehlakore, sekgahla sa ho tjhesa, ho ba thata ha lehlakore, jj. e lokela ho ntlafatswa le ho ntshetswa pele;
2) Ho etsoa ha li-electrode tsa tšepe holim'a li-wafer tsa silicon carbide ho hloka khanyetso ea ho kopana ka tlase ho 10-5Ω2. Lisebelisoa tsa electrode tse fihlelang litlhoko, Ni le Al, li na le botsitso bo fokolang ba mocheso bo fetang 100°C, empa Al/Ni e na le botsitso bo betere ba mocheso. Khanyetso e ikhethileng ea ho kopana ea thepa ea electrode ea /W/Au e kopaneng e phahame ka 10-3Ω2;
3) SiC e na le ho seha ho hoholo, 'me ho thatafala ha SiC ho latela daemane feela, e leng se hlahisang litlhoko tse phahameng tsa ho seha, ho sila, ho bentša le mahlale a mang.
Ho feta moo, disebediswa tsa motlakase tsa trench silicon carbide di thata ho di etsa. Ho ya ka dibopeho tse fapaneng tsa disebediswa, disebediswa tsa motlakase tsa silicon carbide di ka arolwa haholoholo ka disebediswa tsa planar le disebediswa tsa trench. Disebediswa tsa motlakase tsa planar silicon carbide di na le botsitso bo botle ba yuniti le tshebetso e bonolo ya tlhahiso, empa di sekametse ho phello ya JFET mme di na le bokgoni bo phahameng ba parasitic le khanyetso ya boemo. Ha di bapiswa le disebediswa tsa planar, disebediswa tsa motlakase tsa trench silicon carbide di na le botsitso bo tlase ba yuniti mme di na le tshebetso e rarahaneng ya tlhahiso. Leha ho le jwalo, sebopeho sa trench se thusa ho eketsa bongata ba yuniti ya sesebediswa mme ha ho na monyetla wa ho hlahisa phello ya JFET, e leng molemo ho rarolla bothata ba ho tsamaya ha kanale. E na le thepa e ntle haholo jwalo ka ho hanyetsa hanyane, bokgoni bo bonyenyane ba parasitic, le tshebediso e tlase ya matla a switjha. E na le melemo e meholo ya ditjeo le tshebetso mme e se e le tataiso e kgolo ya ntshetsopele ya disebediswa tsa motlakase tsa silicon carbide. Ho ya ka webosaete ya semmuso ya Rohm, sebopeho sa ROHM Gen3 (sebopeho sa Gen1 Trench) ke 75% feela ya sebaka sa chip sa Gen2 (Plannar2), mme ho hanyetsa ha sebopeho sa ROHM Gen3 ho fokotsehile ka 50% tlasa boholo bo tshwanang ba chip.
Litšenyehelo tsa silicon carbide substrate, epitaxy, front-end, R&D le tse ling li etsa 47%, 23%, 19%, 6% le 5% ea litšenyehelo tsa tlhahiso ea lisebelisoa tsa silicon carbide ka ho latellana.
Qetellong, re tla tsepamisa maikutlo ho qhaqheng lithibelo tsa tekheniki tsa substrates ka har'a ketane ea indasteri ea silicon carbide.
Ts'ebetso ea tlhahiso ea li-substrate tsa silicon carbide e tšoana le ea li-substrate tse thehiloeng ho silicon, empa e thata le ho feta.
Ts'ebetso ea tlhahiso ea substrate ea silicon carbide ka kakaretso e kenyelletsa tlhahiso ea thepa e tala, kholo ea kristale, ts'ebetso ea ingot, ho seha ingot, ho sila ka wafer, ho bentša, ho hloekisa le lihokelo tse ling.
Mokhahlelo oa kholo ea kristale ke motheo oa ts'ebetso eohle, 'me mohato ona o khetholla litšobotsi tsa motlakase tsa substrate ea silicon carbide.
Lisebelisoa tsa silicon carbide li thata ho li holisa karolong ea metsi tlas'a maemo a tloaelehileng. Mokhoa oa kholo ea karolo ea mouoane o tsebahalang 'marakeng kajeno o na le mocheso oa kholo o fetang 2300°C 'me o hloka taolo e nepahetseng ea mocheso oa kholo. Ts'ebetso eohle ea ts'ebetso e batla e le thata ho e bona. Phoso e nyane e tla lebisa ho qhaloeng ha sehlahisoa. Ha ho bapisoa, lisebelisoa tsa silicon li hloka 1600℃ feela, e leng se tlase haholo. Ho lokisa li-substrate tsa silicon carbide ho boetse ho tobana le mathata a kang kholo e liehang ea kristale le litlhoko tse phahameng tsa sebopeho sa kristale. Kholo ea wafer ea silicon carbide e nka matsatsi a ka bang 7 ho isa ho a 10, ha ho hula thupa ea silicon ho nka matsatsi a 2 le halofo feela. Ho feta moo, silicon carbide ke thepa eo boima ba eona bo leng bobeli ho feta daemane. E tla lahleheloa haholo nakong ea ho seha, ho sila le ho bentša, 'me karolelano ea tlhahiso ke 60% feela.
Rea tseba hore mokhoa ke ho eketsa boholo ba di-substrate tsa silicon carbide, ha boholo bo ntse bo eketseha, ditlhoko tsa theknoloji ya katoloso ya bophara di ntse di eketseha le ho feta. Ho hloka motswako wa dikarolo tse fapaneng tsa taolo ya botekgeniki ho fihlella kgolo e phetaphetoang ya dikristale.
Nako ea poso: Mots'eanong-22-2024