Àwọn ìṣòro ìmọ̀-ẹ̀rọ nínú àwọn ìṣẹ́ wafers silicon carbide tó ga tí wọ́n ń ṣe ní ìwọ̀n tó dúró ṣinṣin pẹ̀lú iṣẹ́ tó dúró ṣinṣin ni:
1) Níwọ́n ìgbà tí àwọn kirisita nílò láti dàgbàsókè ní àyíká tí a ti fi ìgbóná gíga dì tí ó ju 2000°C lọ, àwọn ohun tí a nílò láti ṣàkóso ìgbóná náà ga gidigidi;
2) Nítorí pé silicon carbide ní àwọn ìrísí kristali tó ju 200 lọ, ṣùgbọ́n àwọn ìrísí carbide silicon-crystal kan ṣoṣo ni àwọn ohun èlò semiconductor tí a nílò, a gbọ́dọ̀ ṣàkóso ìpíndọ́gba silicon-sí-carbon, ìyípadà òtútù ìdàgbàsókè, àti ìdàgbàsókè kristali ní pàtó nígbà tí a bá ń ṣe ìdàgbàsókè kristali. Àwọn ìrísí bíi iyàrá àti ìfúnpá afẹ́fẹ́;
3) Lábẹ́ ọ̀nà ìgbéjáde ìpele ìfàsẹ́yìn, ìmọ̀ ẹ̀rọ ìfẹ̀sí ìlà-oòrùn ti ìdàgbàsókè kírísítà silikoni carbide ṣòro gidigidi;
4) Líle tí silikoni carbide le tó ti dáyámọ́ńdì, àti pé àwọn ọ̀nà gígé, lílọ, àti dídán nǹkan jẹ́ ohun tó ṣòro.
Àwọn ìwẹ̀ SiC epitaxial: tí a sábà máa ń ṣe nípasẹ̀ ọ̀nà ìdènà èéfín kẹ́míkà (CVD). Gẹ́gẹ́ bí oríṣiríṣi àwọn ìwẹ̀ doping, a pín wọn sí àwọn ìwẹ̀ n-type àti p-type. Hantian Tiancheng àti Dongguan Tianyu ti ilẹ̀ lè pèsè àwọn ìwẹ̀ SiC epitaxial 4-inch/6-inch. Fún ìwẹ̀ SiC epitaxial, ó ṣòro láti ṣàkóso ní pápá voltage gíga, àti pé dídára ìwẹ̀ SiC epitaxy ní ipa púpọ̀ lórí àwọn ẹ̀rọ SiC. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn ilé-iṣẹ́ mẹ́rin tí wọ́n jẹ́ olórí nínú iṣẹ́ náà ló ń darí àwọn ẹ̀rọ epitaxial: Axitron, LPE, TEL àti Nuflare.
Ẹ̀yà ara ẹ̀rọ onírin carbide onírinWafer tọ́ka sí wafer silicon carbide kan nínú èyí tí a ti ń gbin fíìmù kristali kan ṣoṣo (epitaxial layer) pẹ̀lú àwọn ohun kan pàtó àti gẹ́gẹ́ bí kristali substrate lórí substrate silicon carbide àkọ́kọ́. Ìdàgbàsókè Epitaxial lo ohun èlò CVD (Chemical Vapor Deposition, ) tàbí ohun èlò MBE (Molecular Beam Epitaxy). Níwọ́n ìgbà tí a ti ń ṣe àwọn ohun èlò silicon carbide tààrà ní ìpele epitaxial, dídára ìpele epitaxial ní ipa lórí iṣẹ́ àti ìbísí ẹ̀rọ náà. Bí iṣẹ́ ìdúróṣinṣin folti ti ẹ̀rọ náà bá ń tẹ̀síwájú láti pọ̀ sí i, sisanra ìpele epitaxial tí ó báramu di kíkún àti ìdarí náà di kíkorò sí i. Ní gbogbogbòò, nígbà tí folti bá wà ní ayika 600V, sisanra ìpele epitaxial tí a nílò jẹ́ nípa 6 microns; nígbà tí folti bá wà láàrín 1200-1700V, sisanra ìpele epitaxial tí a nílò dé 10-15 microns. Tí folti bá dé ju 10,000 volts lọ, a lè nílò sisanra ìpele epitaxial tí ó ju 100 microns lọ. Bí sisanra ti fẹlẹfẹlẹ epitaxial ṣe ń pọ̀ sí i, ó túbọ̀ ń ṣòro láti ṣàkóso sisanra ati resistance iṣọkan ati iwuwo abawọn.
Àwọn ẹ̀rọ SiC: Ní àgbáyé, 600~1700V SiC SBD àti MOSFET ti di ilé iṣẹ́. Àwọn ọjà pàtàkì ń ṣiṣẹ́ ní ìwọ̀n folti tí ó wà ní ìsàlẹ̀ 1200V, wọ́n sì máa ń lo TO package ní pàtàkì. Ní ti iye owó, àwọn ọjà SiC ní ọjà àgbáyé ni a ń tà ní ìlọ́po márùn-ún sí mẹ́fà ju àwọn ẹlẹgbẹ́ wọn Si lọ. Síbẹ̀síbẹ̀, iye owó ń dínkù ní ìwọ̀n ọdọọdún ti 10%. Pẹ̀lú ìdàgbàsókè àwọn ohun èlò òkè àti ìṣelọ́pọ́ ẹ̀rọ ní ọdún 2-3 tí ń bọ̀, ìpèsè ọjà yóò pọ̀ sí i, èyí tí yóò yọrí sí ìdínkù owó síwájú sí i. A retí pé nígbà tí iye owó náà bá dé ìlọ́po méjì sí mẹ́ta ti àwọn ọjà Si, àwọn àǹfààní tí ìdínkù owó ètò àti iṣẹ́ tí ó dára síi mú wá yóò mú kí SiC gba àyè ọjà àwọn ẹ̀rọ Si díẹ̀díẹ̀.
Àkójọpọ̀ ìbílẹ̀ dá lórí àwọn ohun èlò ìpìlẹ̀ tí a fi silicon ṣe, nígbà tí àwọn ohun èlò semiconductor ìran kẹta nílò àgbékalẹ̀ tuntun pátápátá. Lílo àwọn ètò ìpìlẹ̀ tí a fi silicon ṣe fún àwọn ẹ̀rọ agbára onípele-bandgap lè mú àwọn ọ̀ràn àti ìpèníjà tuntun wá sí àwọn ìpele ìgbagbogbo, ìṣàkóso ooru, àti ìgbẹ́kẹ̀lé. Àwọn ẹ̀rọ agbára SiC ní ìmọ̀lára sí agbára parasitic capacitance àti inductance. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ẹ̀rọ Si, àwọn chips agbára SiC ní àwọn iyàrá ìyípadà tí ó yára, èyí tí ó lè yọrí sí overshoot, oscillation, pípadánù ìyípadà tí ó pọ̀ sí i, àti àní àwọn àṣìṣe ẹ̀rọ. Ní àfikún, àwọn ẹ̀rọ agbára SiC ń ṣiṣẹ́ ní àwọn iwọ̀n otútù tí ó ga jù, tí ó nílò àwọn ọ̀nà ìṣàkóso ooru tí ó ti ní ìlọsíwájú.
Oriṣiriṣi awọn ẹya oriṣiriṣi ni a ti ṣe agbekalẹ ni aaye ti iṣakojọpọ agbara semiconductor jakejado-bandgap. Iṣakojọpọ modulu agbara ti o da lori Si ibile ko yẹ mọ. Lati le yanju awọn iṣoro ti awọn paramita parasitic giga ati ṣiṣe imukuro ooru ti ko dara ti iṣakojọpọ modulu agbara ti o da lori Si ibile, iṣakojọpọ modulu agbara SiC gba isopọ alailowaya ati imọ-ẹrọ itutu apa meji ninu eto rẹ, o tun gba awọn ohun elo substrate pẹlu agbara ooru ti o dara julọ, o si gbiyanju lati ṣepọ awọn capacitors decoupling, awọn sensọ iwọn otutu/current, ati awọn iyika awakọ sinu eto modulu, o si ṣe agbekalẹ ọpọlọpọ awọn imọ-ẹrọ iṣakojọpọ modulu oriṣiriṣi. Pẹlupẹlu, awọn idena imọ-ẹrọ giga wa si iṣelọpọ ẹrọ SiC ati awọn idiyele iṣelọpọ ga.
A ṣe àwọn ẹ̀rọ carbide silicon nípa fífi àwọn fẹlẹfẹlẹ epitaxial sí orí substrate silicon carbide nípasẹ̀ CVD. Ìlànà náà ní nínú ìwẹ̀nùmọ́, oxidation, photolithography, etching, yíyọ photoresist kúrò, ìfilọ́lẹ̀ ion, ìfipamọ́ ion oníkẹ́míkà ti silicon nitride, dídán, sputtering, àti àwọn ìgbésẹ̀ ìṣiṣẹ́ tí ó tẹ̀lé e láti ṣe ìṣètò ẹ̀rọ náà lórí substrate kristal SiC kan ṣoṣo. Àwọn irú ẹ̀rọ agbára SiC pàtàkì ní àwọn diodes SiC, transistors SiC, àti àwọn modulu agbára SiC. Nítorí àwọn kókó bíi iyàrá ìṣelọ́pọ́ ohun èlò tí ó lọ́ra àti àwọn ìwọ̀n ìbísí tí ó lọ́ra, àwọn ẹ̀rọ carbide silicon ní iye owó ìṣelọ́pọ́ gíga.
Ni afikun, iṣelọpọ ẹrọ silikoni carbide ni awọn iṣoro imọ-ẹrọ kan:
1) Ó ṣe pàtàkì láti ṣe àgbékalẹ̀ ìlànà pàtó kan tí ó bá àwọn ànímọ́ ohun èlò silicon carbide mu. Fún àpẹẹrẹ: SiC ní ojú ìyọ́ gíga, èyí tí ó mú kí ìtànkálẹ̀ ooru ìbílẹ̀ má ṣiṣẹ́. Ó ṣe pàtàkì láti lo ọ̀nà ìfilọ́lẹ̀ ion àti láti ṣàkóso àwọn pàrámítà bíi iwọ̀n otútù, ìwọ̀n ìgbóná, ìgbà pípẹ́, àti ìṣàn gaasi; SiC kò le fara mọ́ àwọn ohun olómi kẹ́míkà. Àwọn ọ̀nà bíi ìfọ́ gbígbẹ yẹ kí a lò, àti kí a bo àwọn ohun èlò ìbòjú, àwọn àdàpọ̀ gaasi, ìṣàkóso ìtẹ̀sí ẹ̀gbẹ́, ìwọ̀n ìfọ́, ìfọ́ ẹ̀gbẹ́, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ yẹ kí a ṣe àtúnṣe àti láti ṣe àgbékalẹ̀ wọn;
2) Ṣíṣe àwọn elekitirodu irin lórí àwọn wafers silicon carbide nílò ìdènà ìfọwọ́sowọ́pọ̀ lábẹ́ 10-5Ω2. Àwọn ohun èlò elekitirodu tí ó bá àwọn ohun tí a béèrè mu, Ni àti Al, ní ìdúróṣinṣin ooru tí kò dára ju 100°C lọ, ṣùgbọ́n Al/Ni ní ìdúróṣinṣin ooru tí ó dára jù. Ìdènà ìfọwọ́sowọ́pọ̀ pàtó ti ohun èlò elekitirodu oníṣọ̀kan /W/Au ga ju 10-3Ω2 lọ;
3) SiC ní ìbàjẹ́ gíga lórí gígé, àti pé líle SiC jẹ́ èkejì sí dáyámọ́ńdì, èyí tí ó gbé àwọn ìbéèrè gíga kalẹ̀ fún gígé, lílọ, dídán àti àwọn ìmọ̀-ẹ̀rọ mìíràn.
Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn ẹ̀rọ agbára trench silicon carbide ṣòro láti ṣe. Gẹ́gẹ́ bí onírúurú ẹ̀rọ, àwọn ẹ̀rọ agbára silicon carbide ni a lè pín sí àwọn ẹ̀rọ planar àti àwọn ẹ̀rọ trench. Àwọn ẹ̀rọ agbára planar silicon carbide ní ìṣọ̀kan ẹ̀rọ tó dára àti ìlànà ìṣelọ́pọ́ tó rọrùn, ṣùgbọ́n wọ́n ní ìfarahàn JFET wọ́n sì ní agbára parasitic gíga àti ìdènà on-state. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ẹ̀rọ planar, àwọn ẹ̀rọ agbára trench silicon carbide ní ìṣọ̀kan ẹ̀rọ tó kéré sí i wọ́n sì ní ìlànà ìṣelọ́pọ́ tó díjú jù. Síbẹ̀síbẹ̀, ìṣètò trench náà ṣe ìrànlọ́wọ́ fún mímú kí ìwọ̀n ẹ̀rọ náà pọ̀ sí i, kò sì ṣeé ṣe láti mú ipa JFET jáde, èyí tó ṣe àǹfààní fún yíyanjú ìṣòro ìṣíkiri ikanni. Ó ní àwọn ànímọ́ tó dára bíi resistance on-resistance kékeré, agbara parasitic kékeré, àti agbára yíyípadà díẹ̀. Ó ní àwọn àǹfààní iye owó àti iṣẹ́ tó pọ̀, ó sì ti di ìtọ́sọ́nà pàtàkì fún ìdàgbàsókè àwọn ẹ̀rọ agbára silicon carbide. Gẹ́gẹ́ bí ojú òpó wẹ́ẹ̀bù Rohm ti sọ, ìṣètò ROHM Gen3 (ìṣètò Gen1 Trench) jẹ́ 75% péré nínú agbègbè ërún Gen2 (Plannar2), àti pé ìdènà ìṣètò ROHM Gen3 dínkù sí 50% lábẹ́ ìwọ̀n ërún kan náà.
Ohun èlò ìṣàpẹẹrẹ silikoni carbide, epitaxy, front-end, àwọn ìnáwó ìwádìí àti ìdàgbàsókè àti àwọn mìíràn jẹ́ 47%, 23%, 19%, 6% àti 5% ti iye owó ìṣẹ̀dá àwọn ẹ̀rọ silikoni carbide lẹ́sẹẹsẹ.
Níkẹyìn, a ó dojúkọ bí a ṣe lè fọ́ àwọn ìdènà ìmọ̀-ẹ̀rọ ti àwọn ohun èlò ìṣàn omi nínú ẹ̀wọ̀n ilé-iṣẹ́ silicon carbide.
Ilana iṣelọpọ ti awọn ohun elo silikoni carbide jọ ti awọn ohun elo silikoni, ṣugbọn o nira diẹ sii.
Ilana iṣelọpọ ti ohun elo silikoni carbide ni gbogbogbo pẹlu iṣelọpọ ohun elo aise, idagbasoke kristali, processing ingot, gige ingot, lilọ wafer, didan, mimọ ati awọn ọna asopọ miiran.
Ipele idagbasoke kirisita ni okan gbogbo ilana naa, ati pe igbesẹ yii n pinnu awọn agbara ina ti substrate silikoni carbide.
Àwọn ohun èlò silikoni carbide ṣòro láti dàgbà ní ìpele omi lábẹ́ àwọn ipò déédé. Ọ̀nà ìdàgbàsókè ìpele afẹ́fẹ́ tí ó gbajúmọ̀ ní ọjà lónìí ní ìwọ̀n otútù ìdàgbàsókè tí ó ju 2300°C lọ ó sì nílò ìṣàkóso tí ó péye ti ìwọ̀n otútù ìdàgbàsókè. Gbogbo iṣẹ́ náà fẹ́rẹ̀ẹ́ ṣòro láti rí. Àṣìṣe díẹ̀ yóò yọrí sí pípa ọjà náà. Ní ìfiwéra, àwọn ohun èlò silikoni nílò 1600℃ nìkan, èyí tí ó kéré sí i. Ṣíṣe àwọn ohun èlò silikoni carbide tún dojúkọ àwọn ìṣòro bíi ìdàgbàsókè kirisita díẹ̀díẹ̀ àti àwọn ohun tí ó nílò fún ìrísí kirisita gíga. Ìdàgbàsókè wafer silikoni carbide gba nǹkan bí ọjọ́ 7 sí 10, nígbà tí fífà ọpá silikoni gba ọjọ́ 2 ààbọ̀ nìkan. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, silicon carbide jẹ́ ohun èlò tí líle rẹ̀ jẹ́ kejì sí diamond nìkan. Yóò pàdánù púpọ̀ nígbà gígé, lílọ, àti dídán, àti ìpíndọ́gba ìjáde náà jẹ́ 60%.
A mọ̀ pé àṣà náà ni láti mú kí ìwọ̀n àwọn ohun èlò ìṣàlẹ̀ silicon carbide pọ̀ sí i, bí ìwọ̀n náà ṣe ń pọ̀ sí i, bẹ́ẹ̀ náà ni àwọn ohun tí a nílò fún ìmọ̀-ẹ̀rọ ìfẹ̀sí iwọ̀n-oòrùn ń pọ̀ sí i. Ó nílò àpapọ̀ onírúurú àwọn ohun èlò ìdarí ìmọ̀-ẹ̀rọ láti ṣe àṣeyọrí ìdàgbàsókè onípele-ìpele ti àwọn kirisita.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: May-22-2024