Fampidirana ny karbida silisiôma
Silicon carbide (SiC) dia fitaovana semiconductor mitambatra ahitana karbaona sy silisiôma, izay iray amin'ireo fitaovana tsara indrindra amin'ny fanaovana hafanana avo, matetika, hery avo ary fitaovana malefaka. Raha ampitahaina amin'ny fitaovana silisiôma nentim-paharazana (Si), ny elanelana misy ny karbida silisiôna dia in-3 heny noho ny an'ny silisiôma. Ny conductivity mafana dia 4-5 heny noho ny silisiôma; Ny fahatapahan-jiro dia 8-10 heny noho ny silisiôma; Ny taham-pihodinan'ny saturation elektronika dia in-2-3 heny noho ny silisiôma, izay mahafeno ny filan'ny indostria maoderina ho an'ny hery avo, malefaka ary matetika. Izy io dia ampiasaina indrindra amin'ny famokarana singa elektronika haingam-pandeha, avo lenta, avo lenta ary hazavana. Ny sahan'ny fampiharana any ambany dia ahitana ny tambajotra marani-tsaina, fiara vaovao angovo, herin'ny rivotra photovoltaic, fifandraisana 5G, sns. Ny diode karbida silikon sy MOSFET dia nampiharina ara-barotra.
fanoherana ny mari-pana ambony. Ny sakan'ny tarika carbide silisiôma dia 2-3 heny noho ny silisiôma, ny elektronika dia tsy mora ny fifindrana amin'ny hafanana avo, ary mahatanty ny mari-pana ambony kokoa, ary ny conductivity mafana amin'ny carbide silisiôma dia in-4-5 ny an'ny silisiôma, manamora ny fanaparitahana hafanana ny fitaovana ary ambony kokoa ny mari-pana miasa. Ny fanoherana ny mari-pana ambony dia mety hampitombo be ny hakitroky ny herin'aratra ary mampihena ny fepetra takiana amin'ny rafi-pandrefesana, mahatonga ny terminal ho maivana sy kely kokoa.
Mahazaka tosidra ambony. Ny tanjaky ny sehatry ny herinaratra amin'ny karbida silisiôma dia avo 10 heny noho ny an'ny silisiôma, izay mahatanty voly avo kokoa ary mety kokoa amin'ny fitaovana avo lenta.
High frequency resistance. Ny karbida silikônina dia manana taham-pandrefesana elektronika avo roa heny noho ny silisiôma, ka mahatonga ny tsy fisian'ny tailing amin'izao fotoana izao mandritra ny fizotry ny fanakatonana, izay afaka manatsara tsara ny fatran'ny fitaovana ary mahatsapa ny fampidinana ny fitaovana.
Very angovo ambany. Raha ampitahaina amin'ny fitaovana silisiôma, ny karbida silisiôma dia manana fanoherana ambany sy ambany. Mandritra izany fotoana izany, ny sakan'ny carbide silisiôma avo lenta dia mampihena be ny leakage ankehitriny sy ny fahaverezan'ny herinaratra. Ankoatr'izay, ny fitaovana karbida silisiôma dia tsy manana trangan-javatra manaraka amin'izao fotoana izao mandritra ny fizotry ny fanakatonana, ary ambany ny fatiantoka.
Silicon carbide rojo indostrialy
Anisan'izany ny substrate, epitaxy, famolavolana fitaovana, famokarana, famehezana sy ny sisa. Silicon carbide avy amin'ny fitaovana ho an'ny semiconductor hery fitaovana dia hiaina kristaly fitomboana tokana, ingot slicing, epitaxial fitomboana, wafer famolavolana, famokarana, fonosana sy ny dingana hafa. Taorian'ny synthesis ny silisiôma carbide vovoka, ny silisiôma carbide ingot dia natao voalohany, ary avy eo ny silisiôma carbide substrate dia azo amin'ny alalan'ny slicing, fitotoana sy polishing, ary ny epitaxial taratasy dia azo amin'ny fitomboana epitaxial. Ny wafer epitaxial dia vita amin'ny carbide silisiôma amin'ny alàlan'ny lithography, etching, implantation ion, passivation metaly ary ny dingana hafa, tapaka ny wafer ho faty, fonosina ilay fitaovana, ary atambatra ao anaty akorandriaka manokana ny fitaovana ary miangona ao anaty module.
Ambony amin'ny rojo indostrialy 1: substrate - fitomboan'ny kristaly no rohy fototra
Ny substrate silicone carbide dia manodidina ny 47% amin'ny vidin'ny fitaovana karbida silisiôma, ny sakana ara-teknika avo indrindra amin'ny famokarana, ny sanda lehibe indrindra, no fototry ny indostrian'ny indostrian'ny SiC.
Avy amin'ny fomba fijery ny electrochemical fananana fahasamihafana, silisiôma carbide substrate fitaovana azo zaraina ho conductive substrates (resistivity faritra 15 ~ 30mΩ · cm) sy semi-insulated substrate (resistivity ambony noho ny 105Ω · cm). Ireo karazana substrate roa ireo dia ampiasaina amin'ny famokarana fitaovana miavaka toy ny fitaovana herinaratra sy ny fitaovana fandrefesana radio aorian'ny fitomboan'ny epitaxial. Anisan'izany, semi-insulated silisiôma carbide substrate no tena ampiasaina amin'ny fanamboarana ny gallium nitride RF fitaovana, photoelectric fitaovana sy ny sisa. Amin'ny fampitomboana ny sosona epitaxial gan amin'ny substrate SIC semi-insulated, ny takelaka epitaxial sic dia voaomana, izay azo omanina bebe kokoa amin'ny fitaovana HEMT gan iso-nitride RF. Conductive silisiôma carbide substrate no tena ampiasaina amin'ny fanamboarana ny hery fitaovana. Tsy mitovy amin'ny fomba famokarana fitaovana herinaratra silisiôma nentim-paharazana, ny fitaovana herinaratra silisiôma carbide dia tsy azo atao mivantana amin'ny substrate karbida silisiôma, ny sosona epitaxial silisiôma karbida dia mila mitombo eo amin'ny substrate conductive mba hahazoana ny taratasy epitaxial silisiôma carbide, ary ny epitaxial Ny sosona dia amboarina amin'ny diode Schottky, MOSFET, IGBT ary fitaovana hafa.
Silicon carbide vovoka no synthesized avy amin'ny avo fahadiovana vovoka karbôna sy ny fahadiovana avo silisiôma vovoka, ary samy hafa ny haben'ny silisiôma carbide ingot dia nitombo teo ambanin'ny mari-pana manokana saha, ary avy eo silisiôma carbide substrate novokarina tamin'ny alalan'ny dingana maro fanodinana. Ny dingana fototra dia ahitana:
Famoronana akora manta: Ny vovoka silisiôma + toner madio madio dia mifangaro araka ny raikipohy, ary ny fanehoan-kevitra dia atao ao amin'ny efitrano fanehoan-kevitra eo ambanin'ny mari-pana ambony amin'ny 2000 ° C mba hanambatra ny singa silisiôma carbide amin'ny karazana kristaly manokana sy ny singa. habe. Avy eo amin'ny alalan'ny fanorotoroana, screening, fanadiovana sy ny dingana hafa, mba hahafeno ny fepetra takiana amin'ny fahadiovana avo silisiôma carbide vovoka akora.
Ny fitomboan'ny kristaly no dingana fototra amin'ny famokarana substrate silisiôma carbide, izay mamaritra ny toetra elektrika amin'ny substrate carbide silisiôma. Amin'izao fotoana izao, ny fomba lehibe indrindra amin'ny fitomboan'ny kristaly dia ny famindrana etona ara-batana (PVT), fametrahana etona simika avo lenta (HT-CVD) ary epitaxy phase liquid (LPE). Anisan'izany, ny fomba PVT no fomba mahazatra ho an'ny fitomboana ara-barotra amin'ny substrate SiC amin'izao fotoana izao, miaraka amin'ny fahamatorana ara-teknika avo indrindra ary be mpampiasa indrindra amin'ny injeniera.
Sarotra ny fanomanana ny substrate SiC, mitarika amin'ny vidiny ambony
Sarotra ny fanaraha-maso ny mari-pana amin'ny saha: Ny fitomboan'ny tsorakazo kristaly SiC dia mila 1500 ℃ ihany, raha mila ambolena amin'ny hafanana avo mihoatra ny 2000 ℃ ny SiC kristaly, ary misy isomers mihoatra ny 250 SiC, fa ny rafitra kristaly tokana 4H-SiC ho an'ny ny famokarana fitaovana herinaratra, raha tsy fanaraha-maso mazava tsara, dia hahazo rafitra kristaly hafa. Ankoatr'izay, ny gradient mari-pana ao amin'ny crucible dia mamaritra ny tahan'ny famindrana sublimation SiC sy ny fandaminana sy ny fitomboan'ny atôma entona ao amin'ny interface kristaly, izay misy fiantraikany amin'ny taham-pitomboan'ny kristaly sy ny kalitaon'ny kristaly, noho izany dia ilaina ny mamorona sehatra mari-pana. teknolojia fanaraha-maso. Raha ampitahaina amin'ny fitaovana Si, ny tsy fitoviana amin'ny famokarana SiC dia ao anatin'ny fizotry ny mari-pana toy ny fametrahana ion avo lenta, ny oxidation avo lenta, ny fampahavitrihana ny mari-pana ambony, ary ny fizotran'ny saron-tava sarotra takian'ireo dingana ireo.
Ny fitomboan'ny kristaly miadana: ny taham-pitomboan'ny tsorakazo kristaly Si dia mety hahatratra 30 ~ 150mm / h, ary ny famokarana tsorakazo kristaly 1-3m dia maka 1 andro ihany; SiC kristaly tsorakazo amin'ny fomba PVT ho ohatra, ny tahan'ny fitomboana dia tokony ho 0.2-0.4mm / h, 7 andro mba hitombo latsaky ny 3-6cm, ny tahan'ny fitomboana dia latsaky ny 1% ny silisiôma akora, ny famokarana fahaiza-manao dia tena. voafetra.
vokatra avo masontsivana sy ambany vokatra: ny fototra masontsivana ny SiC substrate ahitana microtubule hakitroky, dislocation hakitroky, resistivity, warpage, ambonin'ny roughness, sns dia sarotra rafitra injeniera mba handamina atôma ao amin'ny mihidy ambony-temperature efitra sy ny fitomboan'ny kristaly tanteraka, raha mifehy ny mari-pamantarana.
Ny fitaovana dia manana hamafin'ny avo, avo brittleness, ela fanapahana ny fotoana sy ny akanjo ambony: SiC Mohs hamafin'ny 9.25 dia faharoa ihany ny diamondra, izay mitarika ho amin'ny fitomboana lehibe ny fahasarotan'ny fanapahana, fitotoana ary polishing, ary mila 120 ora eo ho eo. manapaka 35-40 sombintsombiny amin'ny ingot 3cm matevina. Ankoatr'izay, noho ny fahapotehan'ny SiC, ny fitafy fanodinana wafer dia ho bebe kokoa, ary ny tahan'ny vokatra dia eo amin'ny 60% eo ho eo.
Fironan'ny fampandrosoana: Fampitomboana ny habeny + fihenam-bidy
Ny tsenan'ny SiC eran-tany 6-inch tsipika famokarana dia efa matotra, ary ny orinasa lehibe dia niditra tao amin'ny tsena 8-inch. Ny tetik'asa fampandrosoana an-trano dia 6 santimetatra indrindra. Amin'izao fotoana izao, na dia ny ankamaroan'ny orinasa ao an-toerana dia mbola miorina amin'ny 4-mirefy tsipika famokarana, fa ny indostria dia miitatra tsikelikely ho 6-mirefy, miaraka amin'ny fahamatorana ny 6-mirefy fitaovana fanohanana teknolojia, anatiny SiC substrate teknolojia ihany koa ny fanatsarana tsikelikely ny toe-karena. Ny haavon'ny tsipika famokarana lehibe dia ho hita taratra, ary nihena ho 7 taona ny elanelan'ny fotoana famokarana faobe ao an-toerana 6 santimetatra. Ny haben'ny wafer lehibe kokoa dia afaka mampitombo ny isan'ny chips tokana, manatsara ny tahan'ny vokatra, ary mampihena ny ampahany amin'ny sisiny chips, ary ny vidin'ny fikarohana sy ny fampandrosoana ary ny fatiantoka dia ho tazonina eo amin'ny 7% eo ho eo, ka manatsara ny wafer. fampiasana.
Mbola misy fahasarotana maro amin'ny famolavolana fitaovana
Ny commercialization ny SiC diode dia mihatsara tsikelikely, amin'izao fotoana izao, maro ny mpanamboatra an-trano no nanamboatra ny SiC SBD vokatra, antonony sy avo malefaka SiC SBD vokatra manana fahamarinan-toerana tsara, ao amin'ny fiara OBC, ny fampiasana ny SiC SBD + SI IGBT mba hahatratra stable. hakitroky ankehitriny. Amin'izao fotoana izao, tsy misy sakana amin'ny famolavolana patanty ny vokatra SiC SBD any Shina, ary kely ny elanelana amin'ny firenena vahiny.
Mbola misy fahasahiranana maro ny SiC MOS, mbola misy ny elanelana eo amin'ny SiC MOS sy ireo mpanamboatra any ivelany, ary mbola eo am-panamboarana ny sehatra famokarana mifandraika amin'izany. Amin'izao fotoana izao, ST, Infineon, Rohm ary 600-1700V SiC MOS hafa dia nahavita famokarana faobe ary nanao sonia sy nalefa tamin'ny indostrian'ny famokarana maro, raha toa kosa ny famolavolana SiC MOS an-trano amin'izao fotoana izao dia efa vita amin'ny ankapobeny, maro ny mpanamboatra mpanamboatra miasa amin'ny fabs ao ny dingan'ny fikorianan'ny wafer, ary ny fanamarinana mpanjifa taty aoriana dia mbola mila fotoana kely, noho izany dia mbola misy fotoana lava avy amin'ny varotra lehibe.
Amin'izao fotoana izao, ny rafitra planar no safidy mahazatra, ary ny karazana hady dia ampiasaina betsaka amin'ny sehatry ny tsindry avo amin'ny ho avy. Planar rafitra SiC MOS mpanamboatra dia maro, ny planar rafitra dia tsy mora ny hamokatra olana eo an-toerana fahapotehana raha oharina amin'ny Groove, misy fiantraikany amin'ny fahamarinan-toerana ny asa, eo amin'ny tsena eo ambany 1200V manana be dia be ny fampiharana sanda, ary ny planar rafitra dia somary. tsotra amin'ny famokarana farany, mba hihaona amin'ny manufacturability sy ny vidiny fanaraha-maso lafiny roa. Ny fitaovana groove dia manana tombony amin'ny inductance parasitika faran'izay ambany, haingam-pandeha haingana, fatiantoka ambany ary fampisehoana avo lenta.
2-- Vaovao SiC wafer
Silicon carbide famokarana tsena sy ny fitomboan'ny varotra, tandremo ny tsy fifandanjana ara-drafitra eo amin'ny famatsiana sy ny fangatahana
Miaraka amin'ny fitomboana haingana amin'ny fangatahan'ny tsena ho an'ny elektronika avo lenta sy mahery vaika, ny famerana ara-batana amin'ny fitaovana semiconductor mifototra amin'ny silisiôma dia nanjary nisongadina tsikelikely, ary ny fitaovana semiconductor andiany fahatelo asehon'ny silicon carbide (SiC) dia nihena tsikelikely. lasa indostrialy. Avy amin'ny fomba fijery ara-materialy, ny carbide silisiôma dia manana in-3 ny sakan'ny elanelana amin'ny fitaovana silisiôma, 10 heny ny tanjaky ny herin'ny herinaratra manakiana, in-3 ny conductivity mafana, noho izany ny fitaovana herinaratra silisiôma carbide dia mety amin'ny matetika, tsindry avo, mari-pana ambony sy fampiharana hafa, manampy amin'ny fanatsarana ny fahaiza-manao sy ny hakitroky ny herin'ny rafitra elektronika.
Amin'izao fotoana izao, SiC diodes sy SiC MOSFETs dia nifindra tsikelikely eny an-tsena, ary misy vokatra matotra kokoa, anisan'izany ny SiC diodes no be mpampiasa fa tsy ny silisiôma diodes amin'ny sehatra sasany satria tsy manana tombony amin'ny famerenana indray fiampangana; SiC MOSFET dia ampiasaina tsikelikely amin'ny fiara, fitahirizana angovo, fiampangana antontam-bato, photovoltaic ary sehatra hafa; Eo amin'ny sehatry ny fampiharana fiara, ny fironana modularization dia mihamitombo hatrany, ny fahombiazan'ny SiC dia mila miantehitra amin'ny fizotran'ny fonosana mandroso mba hahatratrarana, ara-teknika miaraka amin'ny famehezana akorandriaka efa matotra ho toy ny mahazatra, ny ho avy na ny fampandrosoana famehezana plastika. , ny toetra mampiavaka azy dia mety kokoa amin'ny modules SiC.
Ny vidin'ny silicone carbide dia mihena haingana na mihoatra ny eritreritra
Ny fampiharana ny fitaovana silisiôma carbide dia voafetra indrindra amin'ny vidiny avo, ny vidin'ny SiC MOSFET eo ambanin'ny ambaratonga mitovy dia avo 4 heny noho ny an'ny IGBT miorina amin'ny Si, izany dia satria sarotra ny fizotran'ny carbide silisiôma, izay ny fitomboan'ny Ny kristaly tokana sy ny epitaxial dia tsy masiaka fotsiny amin'ny tontolo iainana, fa miadana ihany koa ny tahan'ny fitomboana, ary ny fanodinana kristaly tokana ao anaty substrate dia tsy maintsy mandalo amin'ny dingan'ny fanapahana sy ny polishing. Miorina amin'ny toetra ara-materialy sy ny teknolojia fanodinana tsy matotra, ny vokatra azo avy amin'ny substrate an-trano dia latsaky ny 50%, ary ny antony isan-karazany dia mitarika amin'ny vidin'ny substrate sy ny epitaxial avo.
Na izany aza, ny vidin'ny fitaovana carbide silisiôma sy ny fitaovana mifototra amin'ny silisiôma dia mifanohitra amin'ny diametrically, ny substrate sy ny vidin'ny epitaxial amin'ny fantsona eo anoloana dia mitentina 47% sy 23% amin'ny fitaovana iray manontolo, mitentina 70% eo ho eo, ny famolavolana fitaovana, ny famokarana. ary ny famehezana rohy amin'ny fantsona aoriana dia 30% ihany, ny vidin'ny famokarana fitaovana mifototra amin'ny silisiôma dia mifantoka indrindra amin'ny famokarana wafer amin'ny fantsona aoriana eo amin'ny 50%, ary ny vidin'ny substrate dia 7%. Ny zava-mitranga amin'ny sandan'ny indostrian'ny karbida silisiôma mivadika dia midika fa ny mpanamboatra epitaxy substrate ambony dia manana zo fototra hiteny, izay fanalahidin'ny famolavolana ny orinasa ao an-toerana sy any ivelany.
Avy amin'ny fomba fijery mavitrika eo amin'ny tsena, ny fampihenana ny vidin'ny silisiôma carbide, ankoatry ny fanatsarana ny kristaly carbide silisiôma lava sy ny fizotran'ny slicing, dia ny fanitarana ny haben'ny wafer, izay ihany koa ny lalana matotra amin'ny fivoaran'ny semiconductor taloha, Ny angon-drakitra Wolfspeed dia mampiseho fa ny fanavaozana ny substrate silisiôna carbide avy amin'ny 6 santimetatra ka hatramin'ny 8 santimetatra, ny famokarana chip mahafeno fepetra dia mety hitombo 80% -90%, ary manampy amin'ny fanatsarana ny vokatra. Afaka mampihena ny vidin'ny singa mitambatra amin'ny 50%.
2023 dia fantatra amin'ny anarana hoe "8-inch SiC taona voalohany", amin'ity taona ity, ny mpanamboatra karbida silisiôma ao an-toerana sy any ivelany dia manafaingana ny fametrahana karbida silisiôma 8 santimetatra, toy ny fampiasam-bola adala Wolfspeed amin'ny 14,55 miliara dolara amerikana ho an'ny fanitarana ny famokarana karbida silisiôma, Ny ampahany manan-danja amin'izany dia ny fananganana orinasa mpamokatra substrate 8-inch SiC, Mba hiantohana ny famatsiana ho avy amin'ny 200 mm SiC metaly miboridana amin'ny orinasa maromaro; Ny Tianyue Advanced sy Tianke Heda ao an-toerana dia nanao sonia fifanarahana maharitra tamin'ny Infineon mba hanomezana substrate karbida silisiôma 8-inch amin'ny ho avy.
Manomboka amin'ity taona ity, ny carbide silisiôma dia hanafaingana avy amin'ny 6 santimetatra ka hatramin'ny 8 santimetatra, manantena i Wolfspeed fa amin'ny taona 2024, ny vidin'ny chip amin'ny substrate 8 santimetatra raha ampitahaina amin'ny vidin'ny sombin-tsolika 6 santimetatra amin'ny substrate amin'ny 2022 dia hihena mihoatra ny 60% , ary ny fihenan'ny vidiny dia hanokatra bebe kokoa ny tsenan'ny fampiharana, hoy ny angon-drakitra fikarohana Ji Bond Consulting. Ny ampahany amin'ny tsena ankehitriny amin'ny vokatra 8-inch dia latsaky ny 2%, ary ny tsenan'ny tsena dia antenaina hitombo ho 15% amin'ny taona 2026.
Raha ny marina, ny tahan'ny fihenan'ny vidin'ny silisiôma carbide substrate dia mety hihoatra ny fisainan'ny olona maro, ny tolotra tsena amin'ny substrate 6-inch amin'izao fotoana izao dia 4000-5000 yuan / Piece, raha oharina amin'ny fiandohan'ny taona dia lavo be, dia antenaina hianjera eo ambanin'ny 4000 yuan amin'ny taona ho avy, Tsara ny manamarika fa ny mpanamboatra sasany mba hahazoana ny tsena voalohany, dia nampihena ny vidin'ny varotra amin'ny vidiny ambany, Nanokatra ny modely ny ady vidiny, indrindra mifantoka amin'ny silisiôma carbide substrate. Ny famatsiana dia somary ampy eo amin'ny sehatry ny herinaratra ambany, ny mpanamboatra ao an-toerana sy avy any ivelany dia manitatra ny fahafaha-mamokatra, na avelao ny substrate silisiôna carbide hihoatra ny dingana alohan'ny eritreretina.
Fotoana fandefasana: Jan-19-2024