וואָס זענען די טעכנישע שטערונגען צו סיליקאָן קאַרבייד?

די טעכנישע שוועריקייטן אין סטאַביל מאַסע-פּראָדוצירן הויך-קוואַליטעט סיליקאָן קאַרבייד וועיפערס מיט סטאַביל פאָרשטעלונג אַרייַננעמען:

1) ווייל קריסטאַלן דאַרפן וואַקסן אין אַ הויך-טעמפּעראַטור פארזיגלטער סביבה העכער 2000°C, זענען די טעמפּעראַטור קאָנטראָל רעקווייערמענץ גאָר הויך;
2) ווייל סיליקאן קאַרבייד האט מער ווי 200 קריסטאַל סטרוקטורן, אָבער בלויז אַ פּאָר סטרוקטורן פון איין-קריסטאַל סיליקאן קאַרבייד זענען די נויטיקע האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן, דאַרף מען פּינקטלעך קאָנטראָלירן דעם סיליקאן-צו-קאַרבאָן פאַרהעלטעניש, וווּקס טעמפּעראַטור גראַדיענט, און קריסטאַל וווּקס בעת דעם קריסטאַל וווּקס פּראָצעס. פּאַראַמעטערס ווי גיכקייט און לופט שטראָם דרוק;
3) אונטער דער פארע-פאזע טראנסמיסיע מעטאד, איז די דיאַמעטער עקספּאַנסיע טעכנאָלאָגיע פון ​​סיליקאָן קאַרבייד קריסטאַל וווּקס גאָר שווער;
4) די כאַרטקייט פון סיליקאָן קאַרבייד איז נאָענט צו יענער פון דיאַמאָנט, און שניידן, שלייפן און פּאָלירן טעקניקס זענען שווער.

SiC עפּיטאַקסיאַל וועיפערס: געוויינטלעך פאַבריצירט דורך כעמישע פארע דעפּאַזישאַן (CVD) מעטאָד. לויט די פאַרשידענע דאָפּינג טיפּן, ווערן זיי צעטיילט אין n-טיפּ און p-טיפּ עפּיטאַקסיאַל וועיפערס. די היגע האַנטיאַן טיאַנטשענג און דאָנגגואַן טיאַניו קענען שוין צושטעלן 4-אינטש/6-אינטש SiC עפּיטאַקסיאַל וועיפערס. פֿאַר SiC עפּיטאַקסי, איז עס שווער צו קאָנטראָלירן אין די הויך-וואָולטידזש פעלד, און די קוואַליטעט פון SiC עפּיטאַקסי האט אַ גרעסערן השפּעה אויף SiC דעוויסעס. דערצו, עפּיטאַקסיאַל ויסריכט איז מאָנאָפּאָליזירט דורך די פיר לידינג קאָמפּאַניעס אין דער אינדוסטריע: Axitron, LPE, TEL און Nuflare.

סיליקאָן קאַרבייד עפּיטאַקסיאַלוועיפער באציט זיך צו א סיליקאן קארבייד וועיפער אין וועלכן אן איינציגער קריסטאל פילם (עפיטאקסיאלער שיכט) מיט געוויסע באדערפענישן און די זעלבע ווי דער סובסטראט קריסטאל ווערט געוואקסן אויף דעם אריגינעלן סיליקאן קארבייד סובסטראט. עפיטאקסיאלער וואוקס ניצט בעיקר CVD (כעמישע פארע דעפאזיציע, ) עקוויפמענט אדער MBE (מאלעקולארע שטראל עפיטאקסי) עקוויפמענט. ווייל סיליקאן קארבייד דעווייסעס ווערן פאבריצירט גלייך אין דער עפטאקסיאלער שיכט, ווירקט די קוואליטעט פון דער עפטאקסיאלער שיכט גלייך אויף די פערפארמאנס און אויסברויך פון דעם דעווייס. ווי די וואלטאזש אויסהאלטן פערפארמאנס פון דעם דעווייס האלט אן צו וואקסן, ווערט די גרעב פון דער קארעספאנדירנדער עפטאקסיאלער שיכט דיקער און די קאנטראל ווערט שווערער. בכלל, ווען דער וואלטאזש איז ארום 600V, איז די פארלאנגטע עפטאקסיאלער שיכט גרעב ארום 6 מיקראן; ווען דער וואלטאזש איז צווישן 1200-1700V, דערגרייכט די פארלאנגטע עפטאקסיאלער שיכט גרעב 10-15 מיקראן. אויב דער וואלטאזש דערגרייכט מער ווי 10,000 וואלט, קען מען דארפן אן עפטאקסיאלער שיכט גרעב פון מער ווי 100 מיקראן. ווי די גרעב פון די עפּיטאַקסיאַל שיכט ווייטער צו וואַקסן, ווערט עס אַלץ שווערער צו קאָנטראָלירן די גרעב און קעגנשטעל-יוניפאָרמאַטי און דעפעקט געדיכטקייט.

SiC דעווייסעס: אינטערנאציאנאל, 600~1700V SiC SBD און MOSFET זענען אינדוסטריאליזירט געווארן. די מיינסטרים פראדוקטן אפערירן אויף וואלטאזש לעוועלס אונטער 1200V און נעמען בעיקר אן TO פאקאדזשינג. אין טערמינען פון פרייזן, SiC פראדוקטן אויפן אינטערנאציאנאלן מארק זענען פרייזירט בערך 5-6 מאל העכער ווי זייערע Si קאנטערפארטן. אבער, פרייזן פאלן מיט א יערליכן ראטע פון ​​10%. מיט דער אויסברייטערונג פון אויבערשטראם מאטעריאלן און דעווייס פראדוקציע אין די נעקסטע 2-3 יאר, וועט די מארקעט צושטעל וואקסן, וואס וועט פירן צו ווייטערדיגע פרייז רעדוקציעס. מען ערווארטעט אז ווען דער פרייז וועט דערגרייכן 2-3 מאל אזויפיל ווי Si פראדוקטן, וועלן די מעלות וואס ווערן געבראכט דורך רעדוצירטע סיסטעם קאסטן און פארבעסערטע פערפארמאנס ביסלעכווייז טרייבן SiC צו פארנעמען דעם מארקעט פלאץ פון Si דעווייסעס.
טראדיציאנעלע פאקעדזשינג איז באזירט אויף סיליקאן-באזירטע סובסטראטן, בשעת דריט-גענעראציע האלב-קאנדוקטאר מאטעריאלן פארלאנגען א גאר נייעם דיזיין. ניצן טראדיציאנעלע סיליקאן-באזירטע פאקעדזשינג סטרוקטורן פאר ברייט-באנדגאפ מאכט דעווייסעס קען אריינברענגען נייע פראבלעמען און שוועריקייטן שייך צו פרעקווענץ, טערמישע מענעדזשמענט, און פארלעסלעכקייט. SiC מאכט דעווייסעס זענען מער סענסיטיוו צו פאראזיטישע קאפאציטאנץ און אינדוקטאנץ. אין פארגלייך מיט Si דעווייסעס, האבן SiC מאכט טשיפס שנעלערע סוויטשינג גיכקייטן, וואס קען פירן צו איבערשוץ, אסצילאציע, פארגרעסערטע סוויטשינג פארלוסטן, און אפילו דעווייס מאלפונקציעס. דערצו, SiC מאכט דעווייסעס ארבעטן ביי העכערע טעמפעראטורן, וואס פארלאנגען מער פארגעשריטענע טערמישע מענעדזשמענט טעכניקעס.

א פאַרשיידנקייט פון פאַרשידענע סטרוקטורן זענען דעוועלאָפּעד געוואָרן אין דעם פעלד פון ברייט-באַנדגאַפּ האַלב-קאָנדוקטאָר מאַכט פּאַקאַדזשינג. טראַדיציאָנעלע סי-סי-באַזירטע מאַכט מאָדול פּאַקאַדזשינג איז ניט מער פּאַסיק. כּדי צו סאָלווען די פּראָבלעמען פון הויכע פּאַראַזיטישע פּאַראַמעטערס און שלעכטע היץ דיסיפּיישאַן עפעקטיווקייט פון טראַדיציאָנעלע סי-באַזירטע מאַכט מאָדול פּאַקאַדזשינג, SiC מאַכט מאָדול פּאַקאַדזשינג אַדאַפּט וויירלעסס ינטערקאַנעקשאַן און טאָפּל-זייַט קאָאָלינג טעכנאָלאָגיע אין זיין סטרוקטור, און אויך אַדאַפּט די סאַבסטראַט מאַטעריאַלס מיט בעסער טערמאַל קאַנדאַקטיוויטי, און פּרובירט צו ינטעגרירן דיקאַפּלינג קאַפּאַסיטאָרז, טעמפּעראַטור / קראַנט סענסאָרס, און דרייוו סערקאַץ אין די מאָדול סטרוקטור, און דעוועלאָפּעד אַ פאַרשיידנקייט פון פאַרשידענע מאָדול פּאַקאַדזשינג טעקנאַלאַדזשיז. דערצו, עס זענען הויכע טעכנישע באַריערז צו SiC מיטל מאַנופאַקטורינג און פּראָדוקציע קאָס זענען הויך.

סיליקאָן קאַרבייד דעוויסעס ווערן פּראָדוצירט דורך אַוועקלייגן עפּיטאַקסיאַל לייַערס אויף אַ סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט דורך CVD. דער פּראָצעס ינוואַלווז רייניקונג, אַקסאַדיישאַן, פאָטאָליטאָגראַפי, עטשינג, סטריפּינג פון פאָטאָרעזיסט, יאָן ימפּלאַנטיישאַן, כעמישע פארע דעפּאַזישאַן פון סיליקאָן ניטריד, פּאַלישינג, ספּאַטערינג, און סאַבסאַקוואַנט פּראַסעסינג סטעפּס צו פאָרעם די דעוויס סטרוקטור אויף די SiC איין קריסטאַל סאַבסטראַט. הויפּט טייפּס פון SiC מאַכט דעוויסעס אַרייַננעמען SiC דייאָדז, SiC טראַנזיסטאָרן, און SiC מאַכט מאָדולעס. רעכט צו סיבות אַזאַ ווי פּאַמעלעך אַפּסטרים מאַטעריאַל פּראָדוקציע גיכקייַט און נידעריק ייעלד ראַטעס, סיליקאָן קאַרבייד דעוויסעס האָבן לעפיערעך הויך מאַנופאַקטורינג קאָס.

דערצו, סיליקאָן קאַרבייד אַפּאַראַט פּראָדוקציע האט געוויסע טעכנישע שוועריקייטן:

1) עס איז נויטיק צו אַנטוויקלען אַ ספּעציפֿישן פּראָצעס וואָס איז קאָנסיסטענט מיט די כאַראַקטעריסטיקס פון סיליקאָן קאַרבייד מאַטעריאַלן. למשל: SiC האט אַ הויך שמעלץ פּונקט, וואָס מאַכט טראַדיציאָנעלע טערמישע דיפוזיע נישט עפֿעקטיוו. עס איז נויטיק צו נוצן די יאָן ימפּלאַנטיישאַן דאָפּינג מעטאָד און אַקיעראַטלי קאָנטראָלירן פּאַראַמעטערס ווי טעמפּעראַטור, היץ קורס, געדויער, און גאַז לויפן; SiC איז ינערט צו כעמישע סאָלוואַנץ. מעטאָדן ווי טרוקן עטשינג זאָל זיין געניצט, און מאַסקע מאַטעריאַלן, גאַז מישונגען, קאָנטראָל פון זייַטוואַנט שיפּוע, עטשינג קורס, זייַטוואַנט ראַפנאַס, עטק. זאָל זיין אָפּטימיזעד און דעוועלאָפּעד;
2) די פאבריקאציע פון ​​מעטאל עלעקטראדן אויף סיליקאן קארבייד וועיפערס פארלאנגט קאנטאקט קעגנשטאנד אונטער 10-5Ω2. די עלעקטראד מאטעריאלן וואס טרעפן די באדערפענישן, ני און אל, האבן א שלעכטע טערמישע פעסטקייט העכער 100°C, אבער אל/ני האט בעסערע טערמישע פעסטקייט. די קאנטאקט ספעציפישע קעגנשטאנד פון /W/Au קאמפאזיט עלעקטראד מאטעריאל איז 10-3Ω2 העכער;
3) SiC האט הויכע שנייד-אפנוץ, און די כאַרדנאַס פון SiC איז צווייט נאָר צו דיאַמאָנט, וואָס שטעלט פאָרויס העכערע באדערפענישן פֿאַר שניידן, גרינדינג, פּאָלירינג און אנדערע טעקנאַלאַדזשיז.

דערצו, טרענטש סיליקאן קאַרבייד מאַכט דעוויסעס זענען שווערער צו פאַבריצירן. לויט פאַרשידענע מיטל סטרוקטורן, קענען סיליקאן קאַרבייד מאַכט דעוויסעס ווערן דער הויפּט צעטיילט אין פּלאַנאַר דעוויסעס און טרענטש דעוויסעס. פּלאַנאַר סיליקאן קאַרבייד מאַכט דעוויסעס האָבן גוטע יוניט קאָנסיסטענסי און פּשוט פאַבריקאַציע פּראָצעס, אָבער זענען פּראָנע צו JFET ווירקונג און האָבן הויך פּאַראַזיט קאַפּאַסיטאַנס און אויף-שטאַט קעגנשטעל. קאַמפּערד מיט פּלאַנאַר דעוויסעס, טרענטש סיליקאן קאַרבייד מאַכט דעוויסעס האָבן נידעריקער יוניט קאָנסיסטענסי און האָבן אַ מער קאָמפּלעקס פאַבריקאַציע פּראָצעס. אָבער, די טרענטש סטרוקטור איז קאַנדוסיוו צו פאַרגרעסערן די מיטל יוניט געדיכטקייַט און איז ווייניקער מסתּמא צו פּראָדוצירן די JFET ווירקונג, וואָס איז וווילטויק צו סאָלווע די פּראָבלעם פון קאַנאַל מאָביליטי. עס האט ויסגעצייכנט פּראָפּערטיעס אַזאַ ווי קליין אויף-קעגנשטעל, קליין פּאַראַזיט קאַפּאַסיטאַנס, און נידעריק סוויטשינג ענערגיע קאַנסאַמשאַן. עס האט באַטייטיק קאָסטן און פאָרשטעלונג אַדוואַנידזשיז און איז געוואָרן די הויפּטשטראָם ריכטונג פון די אַנטוויקלונג פון סיליקאן קאַרבייד מאַכט דעוויסעס. לויט דער אפיציעלער וועבזייטל פון ראָהם, איז די ROHM Gen3 סטרוקטור (Gen1 טרענטש סטרוקטור) בלויז 75% פון דער Gen2 (Plannar2) טשיפּ שטח, און די ROHM Gen3 סטרוקטור'ס אן-קעגנשטעל איז רעדוצירט מיט 50% אונטער דער זעלבער טשיפּ גרייס.

סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט, עפּיטאַקסי, פראָנט-ענד, פאָרשונג און אַנטוויקלונג הוצאות און אַנדערע מאַכן אויס 47%, 23%, 19%, 6% און 5% פון די מאַנופאַקטורינג קאָסטן פון סיליקאָן קאַרבייד דעוויסעס ריספּעקטיוולי.

צום סוף, וועלן מיר זיך קאנצענטרירן אויף צוברעכן די טעכנישע באריערן פון סאַבסטראַטן אין דער סיליקאָן קאַרבייד אינדוסטריע קייט.

דער פּראָדוקציע פּראָצעס פֿון סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַטן איז ענלעך צו דעם פֿון סיליקאָן-באַזירטע סאַבסטראַטן, אָבער שווערער.
דער מאַנופאַקטורינג פּראָצעס פון סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט בכלל כולל רוי מאַטעריאַל סינטעז, קריסטאַל וווּקס, ינגאָט פּראַסעסינג, ינגאָט קאַטינג, וועיפער גרינדינג, פּאַלישינג, רייניקונג און אנדערע לינקס.
די קריסטאַל וואוקס בינע איז דער קערן פון דעם גאנצן פּראָצעס, און דעם שריט באַשטימט די עלעקטרישע אייגנשאַפטן פון די סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט.

סיליקאן קאַרבייד מאַטעריאַלן זענען שווער צו וואַקסן אין דער פליסיקער פאַזע אונטער נאָרמאַלע באַדינגונגען. די פארע-פאַזע וווּקס מעטאָדע וואָס איז פאָלקס אויפן מאַרק היינט האט אַ וווּקס טעמפּעראַטור העכער 2300°C און פארלאנגט פּינקטלעכע קאָנטראָל פון דער וווּקס טעמפּעראַטור. דער גאנצער אָפּעראַציע פּראָצעס איז כּמעט שווער צו באַמערקן. א קליינער טעות וועט פירן צו פּראָדוקט אָפּפאַל. אין פאַרגלייך, סיליקאן מאַטעריאַלן דאַרפן בלויז 1600℃, וואָס איז פיל נידעריקער. צוגרייטן סיליקאן קאַרבייד סאַבסטראַטן שטויסט זיך אויך אָן מיט שוועריקייטן ווי לאַנגזאַם קריסטאַל וווּקס און הויך קריסטאַל פאָרעם באדערפענישן. סיליקאן קאַרבייד וועיפער וווּקס נעמט וועגן 7 צו 10 טעג, בשעת סיליקאן רוט ציען נעמט בלויז 2 און אַ האַלב טעג. דערצו, סיליקאן קאַרבייד איז אַ מאַטעריאַל וועמענס כאַרדנאַס איז צווייט נאָר צו דיאַמאָנט. עס וועט פאַרלירן אַ פּלאַץ בעשאַס שנייַדן, שלייַפן און פּאָלירן, און די רעזולטאַט פאַרהעלטעניש איז בלויז 60%.

מיר ווייסן אז די טענדענץ איז צו פארגרעסערן די גרייס פון סיליקאן קארבייד סאַבסטראַטן, ווי די גרייס ווייטער וואקסט, ווערן די באדערפענישן פאר דיאַמעטער יקספּאַנשאַן טעכנאָלאָגיע העכער און העכער. עס פארלאנגט א קאָמבינאַציע פון ​​פארשידענע טעכנישע קאָנטראָל עלעמענטן צו דערגרייכן איטעראַטיוו וווּקס פון קריסטאַלן.