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 mari-pana ambony, ary mahatanty ny mari-pana ambony kokoa, ary ny conductivity mafana amin'ny silisiôma carbide dia 4-5 heny noho ny silisiôma, mahatonga ny hafanana hafanana ho mora kokoa ary ny fetran'ny hafanana miasa ambony kokoa. 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.
Fahaverezana 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, tsy azo atao mivantana eo amin'ny substrate silisiôma carbide ny fitaovana carbide silisiôma, ny sosona epitaxial silisiôma silisiôma dia mila mitombo eo amin'ny substrate conductive mba hahazoana ny taratasy epitaxial silisiôma carbide, ary ny sosona epitaxial dia amboarina amin'ny fitaovana Schottky, 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 toetry ny mari-pana ambony amin'ny 2000 ° C mba hanambatra ny singa silisiôma carbide amin'ny karazana kristaly manokana sy ny haben'ny ampahany. 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
Ny fanaraha-maso ny mari-pana dia sarotra: Ny fitomboan'ny tsorakazo kristaly SiC dia mila 1500 ℃ ihany, raha mila mitombo amin'ny hafanana avo mihoatra ny 2000 ℃ ny SiC kristaly, ary misy mihoatra ny 250 SiC isomers, fa ny rafitra kristaly tokana 4H-SiC ho an'ny famokarana fitaovana herinaratra, raha tsy fanaraha-maso mazava tsara, dia hahazo rafitra kristaly hafa. Ankoatra izany, ny mari-pana gradient ao amin'ny crucible mamaritra ny tahan'ny SiC sublimation famindrana sy ny fandaharana sy ny fitomboan'ny atoma entona atoma eo amin'ny krystaly interface tsara, izay misy fiantraikany amin'ny kristaly ny tahan'ny fitomboana sy ny kalitaon'ny kristaly, noho izany dia ilaina ny mamorona rafitra rafitra fanaraha-maso ny mari-pana teknolojia. 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.
Avo vokatra masontsivana sy ambany vokatra: ny fototra masontsivana ny SiC substrate ahitana microtubule hakitroky, dislocation hakitroky, resistivity, warpage, ambonin'ny roughness, sns Izy io dia sarotra rafitra injeniera mba handamina atôma ao amin'ny nikatona ambony-temperature efitra sy ny fitomboan'ny kristaly tanteraka, raha mifehy ny mari-pamantarana indexes.
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 fahasarotana ny fanapahana, fitotoana sy ny fanosotra, ary mila 120 ora eo ho eo ny manapaka 35-40 tapa-3cm matevina ingot. 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, an-trano SiC substrate teknolojia ihany koa ny manatsara tsikelikely ny toe-karena ny haben'ny lehibe-habe famokarana andalana ho hita taratra, ary ny an-toerana ankehitriny 6-inch famokarana faobe ny hantsana eo amin'ny 7 taona. Ny haben'ny wafer lehibe kokoa dia mety hampitombo ny isan'ny chips tokana, hanatsara ny taham-pamokarana, ary hampihenana ny ampahany amin'ny chips sisiny, ary ny vidin'ny fikarohana sy ny fampandrosoana ary ny fatiantoka dia ho tazonina eo amin'ny 7% eo ho eo, ka manatsara ny fampiasana wafer.
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 amin'izao fotoana izao hakitroky. 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, ny ST, Infineon, Rohm ary ny 600-1700V SiC MOS hafa dia nahavita famokarana faobe ary nanao sonia sy nalefa tamin'ny indostrian'ny famokarana maro, raha toa ka efa vita amin'ny ankapobeny ny famolavolana SiC MOS an-trano amin'izao fotoana izao, maro ny mpanamboatra mpanamboatra no miasa miaraka amin'ny fabs amin'ny dingan'ny wafer, ary mbola mila fotoana kely ny fanamarinana ny mpanjifa, noho izany dia mbola misy fotoana maharitra ara-barotra.
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 fitomboan'ny fangatahan'ny tsena ho an'ny elektronika avo lenta sy mahery vaika, ny famerana ara-batana amin'ny fitaovana semiconductor miorina amin'ny silisiôma dia nanjary nisongadina tsikelikely, ary ny fitaovana semiconductor andiany fahatelo asehon'ny silicon carbide (SiC) dia nanjary indostria tsikelikely. Avy amin'ny fomba fijery ara-materialy, silisiôma carbide dia manana in-3 ny sakan'ny bandy ny sakan'ny fitaovana silisiôma, 10 heny ny fahapotehan'ny herinaratra saha hery, in-3 ny thermal conductivity, ka ny silisiôma carbide hery fitaovana dia mety amin'ny avo matetika, avo tsindry, hafanana ambony sy ny fampiharana hafa, manampy amin'ny fanatsarana ny fahombiazana sy ny hakitroky ny hery elektronika rafitra.
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 maody 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 haavo 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 kristaly tokana sy ny epitaxial dia tsy masiaka fotsiny amin'ny tontolo iainana, fa koa ny tahan'ny fitomboana dia miadana, ary ny fanodinana kristaly tokana dia tsy maintsy mandeha amin'ny alàlan'ny fanodinana ny substrate. 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 tanteraka, ny substrate sy ny vidin'ny epitaxial amin'ny fantsona eo anoloana dia 47% ary 23% amin'ny fitaovana iray manontolo, mitentina eo amin'ny 70%, ny famolavolana fitaovana, ny famokarana ary ny famehezana rohy amin'ny fantsona aoriana dia 30% fotsiny, ny vidin'ny famokarana amin'ny fantsom-pamokarana vita amin'ny silisiôma dia manodidina ny 70%. 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, mampihena ny vidin'ny silisiôma carbide, ankoatra ny fanatsarana ny silisiôma carbide lava kristaly sy ny slicing dingana, dia ny hanitarana ny haben'ny wafer, izay ihany koa ny lalana matotra ny semiconductor fampandrosoana tamin'ny lasa, Wolfspeed angona dia mampiseho fa ny silisiôma carbide substrate upgrade avy amin'ny 6 santimetatra ho 8 santimetatra, dia afaka manampy amin'ny 08% ny famokarana, ary afaka mampitombo ny 9% ny famokarana chip 08-inch. Manomeza làlana. 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 fisehon'ny carbide silisiôma 8-inch, toy ny fampiasam-bola adala Wolfspeed 14,55 miliara dolara amerikana ho an'ny fanitarana famokarana karbida silisiôma, ampahany manan-danja amin'izany ny fananganana orinasa 8-inch SiC substrate ho an'ny orinasa mpamokatra siC20 mm; 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 2024, ny vidin'ny chip unit amin'ny substrate 8 santimetatra raha ampitahaina amin'ny vidin'ny chip unit amin'ny substrate 6 santimetatra amin'ny 2022 dia hihena mihoatra ny 60%, ary ny fihenan'ny vidiny dia hanokatra bebe kokoa ny tsenan'ny fikarohana, Jied 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 fihenam-bidy amin'ny vidin'ny silisiôma carbide substrate dia mety hihoatra ny fisainan'ny olona maro, ny tolotra tsena amin'izao fotoana izao amin'ny substrate 6-inch dia 4000-5000 yuan/piece, raha oharina amin'ny fiandohan'ny taona dia latsaka be, dia andrasana ho lavo eo ambanin'ny 4000 yuan amin'ny taona ho avy, Tsara homarihina fa ny sasany amin'ireo mpanamboatra voalohany mba hampihenana ny vidin'ny varotra, mba hampihenana ny vidin'ny vidiny ambany. Ny ady amin'ny vidiny, indrindra mifantoka amin'ny famatsiana substrate silisiôma carbide dia somary ampy amin'ny sehatry ny voly ambany, ny mpanamboatra an-trano sy any ivelany dia manitatra ny fahafaha-mamokatra, na avelao ny substrate silisiôna carbide hihoatra ny dingana alohan'ny eritreretina.
Fotoana fandefasana: Jan-19-2024