Kasulitan téknis dina wafer silikon karbida kualitas luhur anu ngahasilkeun sacara stabil kalayan kinerja stabil kalebet:
1) Kusabab kristal kudu tumuwuh di lingkungan-suhu luhur disegel luhur 2000 ° C, syarat kontrol hawa pisan tinggi;
2) Kusabab silikon carbide boga leuwih ti 200 struktur kristal, tapi ngan sababaraha struktur single-kristal silikon carbide mangrupakeun bahan semikonduktor diperlukeun, rasio silikon-to-karbon, gradién suhu tumuwuh, sarta pertumbuhan kristal perlu dikawasa persis salila. prosés tumuwuhna kristal.Parameter sapertos laju sareng tekanan aliran hawa;
3) Dina metoda transmisi fase uap, téhnologi ékspansi diaméterna tumuwuhna kristal silikon carbide pisan hésé;
4) Kakuatan silikon karbida caket sareng inten, sareng téknik motong, grinding, sareng polishing sesah.
Wafer epitaxial SiC: biasana dijieun ku métode déposisi uap kimia (CVD).Numutkeun jenis doping béda, aranjeunna dibagi kana n-tipe jeung p-tipe wafers epitaxial.Hantian Tiancheng domestik sareng Dongguan Tianyu parantos tiasa nyayogikeun wafer epitaxial SiC 4 inci / 6 inci.Pikeun epitaxy SiC, hese dikontrol dina widang tegangan tinggi, sareng kualitas epitaxy SiC gaduh dampak anu langkung ageung kana alat SiC.Sumawona, alat epitaxial dimonopoli ku opat perusahaan utama di industri: Axitron, LPE, TEL sareng Nuflare.
Silicon carbide epitaxialwafer nujul kana wafer silikon carbide nu pilem kristal tunggal (lapisan epitaxial) kalawan sarat nu tangtu sarta sarua jeung kristal substrat anu tumuwuh dina substrat silikon carbide aslina.Tumuwuh epitaxial utamana ngagunakeun alat CVD (Chemical Vapor Deposition,) atanapi MBE (Molecular Beam Epitaxy).Kusabab alat silikon karbida diproduksi langsung dina lapisan epitaxial, kualitas lapisan epitaxial langsung mangaruhan kinerja sareng ngahasilkeun alat.Salaku tegangan tahan kinerja alat terus ningkat, ketebalan lapisan epitaxial saluyu janten kandel jeung kontrol jadi leuwih hese.Generally, nalika tegangan sabudeureun 600V, ketebalan lapisan epitaxial diperlukeun nyaeta ngeunaan 6 microns;lamun tegangan antara 1200-1700V, ketebalan lapisan epitaxial diperlukeun ngahontal 10-15 microns.Lamun tegangan ngahontal leuwih ti 10.000 volt, hiji ketebalan lapisan epitaxial leuwih ti 100 microns bisa jadi diperlukeun.Salaku ketebalan tina lapisan epitaxial terus ningkat, janten beuki hese ngadalikeun ketebalan sarta resistivity uniformity jeung dénsitas cacad.
Alat SiC: Sacara internasional, 600 ~ 1700V SiC SBD sareng MOSFET parantos industri.Produk mainstream beroperasi dina tingkat tegangan handap 1200V sarta utamana ngadopsi TO bungkusan.Tina segi harga, produk SiC di pasar internasional hargana sakitar 5-6 kali langkung luhur tibatan mitra Si.Tapi, harga turun dina laju taunan 10%.kalayan perluasan bahan hulu sareng produksi alat dina 2-3 taun ka hareup, pasokan pasar bakal ningkat, ngarah kana pangurangan harga salajengna.Diperkirakeun yén nalika hargana ngahontal 2-3 kali tina produk Si, kauntungan anu dibawa ku ngirangan biaya sistem sareng ningkat prestasi laun-laun ngajalankeun SiC pikeun ngeusian rohangan pasar alat Si.
Bungkusan tradisional dumasar kana substrat dumasar silikon, sedengkeun bahan semikonduktor generasi katilu merlukeun desain anu énggal.Ngagunakeun struktur bungkusan basis silikon tradisional pikeun alat kakuatan bandgap lega bisa ngenalkeun masalah anyar jeung tantangan patali frékuénsi, manajemén termal, sarta reliabilitas.Alat kakuatan SiC langkung sénsitip kana kapasitansi parasit sareng induktansi.Dibandingkeun jeung alat Si, chip kakuatan SiC boga speeds switching gancang, nu bisa ngakibatkeun overshoot, osilasi, ngaronjat karugian switching, komo malfunctions alat.Salaku tambahan, alat kakuatan SiC beroperasi dina suhu anu langkung luhur, ngabutuhkeun téknik manajemén termal anu langkung maju.
Rupa-rupa struktur anu béda-béda parantos dikembangkeun dina widang bungkusan kakuatan semikonduktor lega-bandgap.Bungkusan modul kakuatan basis Si tradisional henteu cocog deui.Dina raraga ngajawab masalah parameter parasit tinggi na efisiensi dissipation panas goréng tina bungkusan modul kakuatan basis SiC tradisional, SiC bungkusan modul kakuatan adopts interkonéksi nirkabel sarta téhnologi cooling dua sisi dina struktur na, sarta ogé adopts bahan substrat jeung termal hadé. konduktivitas, sarta diusahakeun ngahijikeun kapasitor decoupling, hawa / sensor ayeuna, sarta sirkuit drive kana struktur modul, sarta dimekarkeun rupa-rupa téhnologi bungkusan modul béda.Sumawona, aya halangan téknis anu luhur pikeun manufaktur alat SiC sareng biaya produksina luhur.
Alat karbida silikon dihasilkeun ku cara neundeun lapisan épitaxial dina substrat silikon karbida ngaliwatan CVD.Prosésna ngawengku beberesih, oksidasi, photolithography, etching, stripping of photoresist, implantation ion, déposisi uap kimia tina silikon nitride, polishing, sputtering, sarta léngkah processing saterusna pikeun ngabentuk struktur alat dina substrat kristal tunggal SiC.Jenis utama alat kakuatan SiC kalebet dioda SiC, transistor SiC, sareng modul kakuatan SiC.Alatan faktor kayaning speed produksi bahan hulu slow sarta ongkos ngahasilkeun low, alat silikon carbide gaduh waragad manufaktur rélatif tinggi.
Salaku tambahan, manufaktur alat silikon karbida ngagaduhan kasusah téknis anu tangtu:
1) Perlu ngamekarkeun prosés khusus anu konsisten sareng karakteristik bahan silikon karbida.Contona: SiC ngabogaan titik lebur tinggi, nu ngajadikeun difusi termal tradisional teu epektip.Perlu ngagunakeun métode doping implantation ion tur akurat ngadalikeun parameter kayaning suhu, laju pemanasan, lilana, sarta aliran gas;SiC nyaéta inert kana pangleyur kimiawi.Métode sapertos etching garing kedah dianggo, sareng bahan masker, campuran gas, kadali lamping sidewall, laju etching, roughness sidewall, sareng sajabana kedah dioptimalkeun sareng dikembangkeun;
2) Manufaktur éléktroda logam dina wafers silikon carbide merlukeun résistansi kontak handap 10-5Ω2.Bahan éléktroda nu minuhan sarat, Ni jeung Al, boga stabilitas termal goréng luhur 100 ° C, tapi Al / Ni boga stabilitas termal hadé.Résistansi husus kontak tina / W / Au bahan éléktroda komposit nyaeta 10-3Ω2 luhur;
3) SiC boga motong maké tinggi, sarta karasa SiC kadua ukur pikeun inten, nu nyimpen maju syarat luhur pikeun motong, grinding, polishing sarta téknologi lianna.
Leuwih ti éta, lombang silikon carbide alat kakuatan leuwih hese pabrik.Numutkeun kana struktur alat anu béda, alat kakuatan silikon karbida tiasa dibagi kana alat planar sareng alat lombang.Alat listrik silikon karbida planar gaduh konsistensi unit anu saé sareng prosés manufaktur anu saderhana, tapi rawan pangaruh JFET sareng gaduh kapasitansi parasit anu luhur sareng résistansi dina kaayaan.Dibandingkeun sareng alat planar, alat kakuatan silikon karbida gaduh konsistensi unit anu langkung handap sareng gaduh prosés manufaktur anu langkung rumit.Sanajan kitu, struktur lombang téh kondusif pikeun ngaronjatkeun dénsitas unit alat jeung kurang kamungkinan kana ngahasilkeun éfék JFET, nu mangpaat pikeun ngarengsekeun masalah mobilitas channel.Éta gaduh sipat anu saé sapertos résistansi leutik, kapasitansi parasit leutik, sareng konsumsi énergi switching anu rendah.Éta gaduh kaunggulan biaya sareng kinerja anu signifikan sareng parantos janten arah utama pamekaran alat listrik karbida silikon.Numutkeun kana halaman wéb resmi Rohm, struktur ROHM Gen3 (struktur Trench Gen1) ngan ukur 75% tina daérah chip Gen2 (Plannar2), sareng résistansi struktur ROHM Gen3 diréduksi ku 50% dina ukuran chip anu sami.
Substrat karbida silikon, epitaxy, front-end, biaya R&D sareng anu sanésna masing-masing 47%, 23%, 19%, 6% sareng 5% tina biaya manufaktur alat karbida silikon.
Tungtungna, urang bakal difokuskeun ngarecah halangan téknis substrat dina ranté industri silikon carbide.
Prosés produksi substrat silikon carbide téh sarupa jeung substrat dumasar silikon, tapi leuwih hese.
Prosés manufaktur substrat silikon carbide umumna ngawengku sintésis bahan baku, tumuwuhna kristal, processing ingot, motong ingot, wafer grinding, polishing, beberesih sarta tumbu lianna.
Tahap pertumbuhan kristal mangrupikeun inti sadaya prosés, sareng léngkah ieu nangtukeun sipat listrik substrat silikon karbida.
Bahan silikon karbida hese tumuwuh dina fase cair dina kaayaan normal.Métode pertumbuhan fase uap anu populer di pasar ayeuna gaduh suhu kamekaran saluhureun 2300 ° C sareng meryogikeun kontrol suhu anu tepat.Sakabéh prosés operasi ampir hese dititénan.Kasalahan anu sakedik bakal ngakibatkeun scrapping produk.Dina babandingan, bahan silikon ngan merlukeun 1600 ℃, nu leuwih handap.Nyiapkeun substrat silikon carbide ogé nyanghareupan kasusah kayaning tumuwuhna kristal slow sarta syarat formulir kristal tinggi.Pertumbuhan wafer silikon karbida butuh sakitar 7 dugi ka 10 dinten, sedengkeun tarik rod silikon ngan ukur 2 dinten satengah.Sumawona, silikon karbida mangrupikeun bahan anu karasana kadua ngan ukur inten.Bakal leungit pisan salila motong, grinding, sarta polishing, sarta rasio kaluaran ngan 60%.
Urang terang yén tren nyaéta pikeun ningkatkeun ukuran substrat silikon karbida, sabab ukuranana terus ningkat, syarat pikeun téknologi ékspansi diaméterna janten langkung luhur.Merlukeun kombinasi rupa elemen kontrol teknis pikeun ngahontal tumuwuhna iterative kristal.
waktos pos: May-22-2024