12 дюймдік кремний карбидті субстраттарды қолдану перспективалары

12 дюймдік материалдың сипаттамалары мен техникалық талаптары қандай?Кремний карбидті субстраттар?

A. Кремний карбидінің негізгі физикалық және химиялық сипаттамалары

Кремний карбидінің ең көрнекті ерекшеліктерінің бірі оның кең жолақ ені болып табылады, шамамен 4H-SiC үшін 3,26 эВ немесе 6H-SiC үшін 3,02 эВ, кремнийдің 1,1 эВ деңгейінен айтарлықтай жоғары. Бұл кең диапазон SiC-ке өте жоғары электр өрісінің кернеулігінде жұмыс істеуге және термиялық бұзылусыз немесе бұзылусыз айтарлықтай ыстыққа төтеп беруге мүмкіндік береді, бұл оны жоғары вольтты, жоғары температуралы орталарда электронды құрылғылар үшін таңдаулы материал етеді.

Жоғары бұзылатын электр өрісі: SiC жоғары бұзылатын электр өрісі (кремнийден шамамен 10 есе көп) оның жоғары кернеуде тұрақты жұмыс істеуіне мүмкіндік береді, қуатты электронды жүйелерде, әсіресе электр көліктерінде, қуат түрлендіргіштерінде және өнеркәсіптік жүйелерде жоғары қуат тығыздығы мен тиімділігіне қол жеткізеді. қуат көздері.

Жоғары температураға төзімділік: SiC жоғары жылу өткізгіштігі және жоғары температураға (600°C немесе одан жоғары) төтеп беру қабілеті оны экстремалды ортада, әсіресе автомобиль және аэроғарыш өнеркәсібінде жұмыс істеуге қажетті құрылғылар үшін тамаша таңдау жасайды.

Жоғары жиілікті өнімділік: SiC электронды ұтқырлығы кремнийден төмен болғанымен, ол жоғары жиілікті қолданбаларды қолдау үшін әлі де жеткілікті. Сондықтан SiC сымсыз байланыс, радар және жоғары жиілікті қуат күшейткіштері сияқты жоғары жиілікті өрістерде шешуші рөл атқарады.

Сәулеленуге төзімділік: SiC күшті сәулеленуге төзімділігі әсіресе ғарыштық құрылғыларда және ядролық энергия электроникасында айқын көрінеді, мұнда ол материал өнімділігін айтарлықтай төмендетпей, сыртқы сәулеленудің кедергілеріне төтеп бере алады.

B. 12 дюймдік субстраттардың негізгі техникалық көрсеткіштері

12 дюймдік (300 мм) кремний карбидті негіздердің артықшылығы тек өлшемдерінің ұлғаюында ғана емес, сонымен қатар олардың өндіріс қиындықтары мен соңғы құрылғылардың өнімділігін тікелей анықтайтын жан-жақты техникалық талаптарында да көрінеді.

Кристалл құрылымы: SiC негізінен екі жалпы кристалдық құрылымға ие -4H-SiC және 6H-SiC. 4H-SiC, жоғары электрондардың қозғалғыштығы және тамаша жылу өткізгіштігі жоғары жиілікті және жоғары қуатты қолданбалар үшін қолайлырақ, ал 6H-SiC ақау тығыздығы жоғары және нашар электронды өнімділікке ие, әдетте төмен қуатты, төмен жиілікті қолданбалар үшін қолданылады. 12 дюймдік субстраттар үшін сәйкес кристалдық құрылымды таңдау өте маңызды. Кристалдық ақаулары аз 4H-SiC жоғары жиілікті, жоғары қуатты қолданбалар үшін қолайлы.

Субстрат бетінің сапасы: субстрат бетінің сапасы құрылғының жұмысына тікелей әсер етеді. Бетінің тегістігі, кедір-бұдыры және ақаулардың тығыздығы қатаң бақылауды қажет етеді. Кедір-бұдыр бет құрылғының кристалдық сапасына әсер етіп қана қоймайды, сонымен қатар құрылғының ерте істен шығуына әкелуі мүмкін. Сондықтан, химиялық механикалық жылтырату (CMP) сияқты технологиялар арқылы субстрат бетінің тегістігін жақсарту өте маңызды.

Қалыңдығы мен біркелкілігін бақылау: 12 дюймдік негіздердің үлкейтілген өлшемі қалыңдықтың біркелкілігі мен кристалл сапасына жоғары талаптарды білдіреді. Тұрақты емес қалыңдық құрылғының өнімділігі мен сенімділігіне әсер ететін біркелкі емес термиялық кернеуге әкелуі мүмкін. Жоғары сапалы 12 дюймдік астарларды қамтамасыз ету үшін қалыңдықтың консистенциясын қамтамасыз ету үшін дәл өсу және кейінгі кесу және жылтырату процестерін қолдану қажет.

C. 12 дюймдік субстраттардың өлшемі мен өндірістік артықшылықтары

Жартылай өткізгіштер өнеркәсібі үлкенірек субстраттарға қарай жылжыған сайын, 12 дюймдік кремний карбидті астарлар өндіріс тиімділігі мен үнемділікте маңызды артықшылықтарды ұсынады. Дәстүрлімен салыстырғанда6 дюймдік және 8 дюймдік субстраттар, 12 дюймдік субстраттар бір өндірісте шығарылатын чиптер санын айтарлықтай арттыра отырып, көп чипті кесуді қамтамасыз ете алады, осылайша бірліктің чип құнын айтарлықтай төмендетеді. Бұған қоса, 12 дюймдік негіздердің үлкенірек өлшемі интегралды схемаларды тиімді өндіру, қайталанатын өндіріс қадамдарын азайту және жалпы өндіріс тиімділігін арттыру үшін жақсы платформаны қамтамасыз етеді.

12 дюймдік кремний карбиді субстраттары қалай өндіріледі?

A. Кристалды өсіру әдістері

Сублимация әдісі (PVT):

Сублимация әдісі (физикалық буларды тасымалдау, PVT) кремний карбиді кристалдарын өсірудің ең жиі қолданылатын әдістерінің бірі болып табылады, әсіресе үлкен өлшемді кремний карбиді субстраттарын өндіру үшін қолайлы. Бұл процесте кремний карбиді шикізаты жоғары температурада сублимацияланады, ал газ тәрізді көміртегі мен кремний ыстық субстратта қайта қосылып, кристалдарға айналады. Сублимация әдісінің артықшылықтарына жоғары материалдың тазалығы және жоғары сұранысты өндіруге жарамды жақсы кристалдық сапасы жатады.12 дюймдік субстраттар. Дегенмен, бұл әдіс те баяу өсу қарқыны және температура мен атмосфераны қатаң бақылауға қойылатын жоғары талаптар сияқты кейбір қиындықтарға тап болады.

CVD әдісі (химиялық буларды тұндыру):

CVD процесінде газ тәрізді прекурсорлар (мысалы, SiCl₄ және C₆H₆) ыдырайды және жоғары температурада пленка түзу үшін субстратқа түседі. ПВТ-мен салыстырғанда, CVD әдісі пленканың біркелкі өсуін қамтамасыз ете алады және жұқа пленкалық материалдардың жинақталуына және бетті функционалдықтандыруға жарамды. CVD әдісі қалыңдықты бақылауда кейбір қиындықтарға ие болғанымен, ол кристалл сапасы мен субстрат біркелкілігін жақсарту үшін әлі де кеңінен қолданылады.

B. Субстратты кесу және жылтырату әдістері

Кристалды кесу:

Үлкен өлшемді кристалдардан 12 дюймдік субстратты кесу күрделі әдіс болып табылады. Кристалды кесу процесі кесу кезінде субстраттың жарылып кетпеуін немесе микрожарықтардың пайда болуын қамтамасыз ету үшін механикалық кернеуді дәл бақылауды қажет етеді. Кесу дәлдігін жақсарту үшін лазерлік кесу технологиясы жиі пайдаланылады немесе кесу сапасын арттыру үшін ультрадыбыстық және жоғары дәлдіктегі механикалық құралдармен біріктіріледі.

Жылтырату және бетті өңдеу:

Химиялық механикалық жылтырату (CMP) субстрат бетінің сапасын жақсартудың негізгі технологиясы болып табылады. Бұл процесс механикалық үйкеліс пен химиялық реакциялардың синергетикалық әрекеті арқылы субстрат бетіндегі микро ақауларды жояды, тегістік пен тегістікті қамтамасыз етеді. Беттік өңдеу субстраттың жылтырлығын жақсартып қана қоймай, сонымен қатар бетіндегі ақауларды азайтады, осылайша келесі құрылғылардың жұмысын оңтайландырады.

C. Субстрат ақауларын бақылау және сапасын тексеру

Ақау түрлері:

Жалпы ақауларкремний карбидті субстраттардислокациялар, тор ақаулары және микрожарықтар жатады. Бұл ақаулар құрылғылардың электрлік өнімділігіне және термиялық тұрақтылығына тікелей әсер етуі мүмкін. Сондықтан субстратты өсіру, кесу және жылтырату кезінде осы ақаулардың пайда болуын қатаң бақылау қажет. Дислокациялар мен тор ақаулары әдетте кристалдардың дұрыс өспеуінен немесе шамадан тыс кесу температурасынан туындайды.

Сапаны бағалау:

Субстрат сапасын қамтамасыз ету үшін әдетте бет сапасын тексеру үшін сканерлеуші ​​электронды микроскопия (SEM) және атомдық күш микроскопиясы (AFM) сияқты технологиялар қолданылады. Сонымен қатар, электрлік өнімділік сынақтары (өткізгіштік және қозғалғыштық сияқты) субстрат сапасын одан әрі бағалай алады.

12 дюймдік кремний карбиді субстраттары қай өрістерде қолданылады?

A. Қуат электроникасы және қуатты жартылай өткізгіш құрылғылар

12 дюймдік кремний карбидті субстраттар қуатты жартылай өткізгіш құрылғыларда, әсіресе MOSFET, IGBT және Шоттки диодтарында кеңінен қолданылады. Бұл құрылғылар қуатты тиімді басқаруда, өнеркәсіптік қуат көздерінде, түрлендіргіштерде және электрлік көліктерде кеңінен қолданылады. SiC құрылғыларының жоғары кернеуге төзімділігі және төмен коммутациялық жоғалту сипаттамалары оларға қуатты түрлендіру тиімділігін айтарлықтай жақсартуға, энергия жоғалуын азайтуға және жасыл энергетикалық технологияларды дамытуға жәрдемдесуге мүмкіндік береді.

B. Жаңа энергетикалық және электрлік көліктер

Электрлік көліктерде 12 дюймдік кремний карбидті субстраттар электр жетек жүйелерінің тиімділігін арттырып, аккумуляторды зарядтау жылдамдығы мен ауқымын жақсарта алады. қабілетіне байланыстыкремний карбидті материалдаржоғары вольтты және жоғары жиілікті сигналдарды тиімді өңдеу үшін олар электр көліктерін зарядтау станцияларындағы жоғары жылдамдықты зарядтау жабдықтарында да таптырмас.

C. 5G байланыс және жоғары жиілікті электроника

12 дюймдік кремний карбиді субстраттары жоғары жиілікті тамаша өнімділігімен 5G базалық станцияларында және жоғары жиілікті радиожиілік құрылғыларында кеңінен қолданылады. Олар 5G желілерінің деректерін жоғары жылдамдықпен жіберуді қолдай отырып, сигнал беру тиімділігін айтарлықтай жақсарта алады және сигнал жоғалуын азайтады.

D. Энергетика секторы

Кремний карбиді субстраттары сонымен қатар фотоэлектрлік инверторлар және жел энергиясын өндіру сияқты жаңартылатын энергия салаларында маңызды қолданбаларға ие. Энергияны түрлендіру тиімділігін арттыру арқылы SiC құрылғылары энергияның жоғалуын азайтып, электр желісі жабдығының тұрақтылығы мен сенімділігін арттыра алады.

12 дюймдік кремний карбидті субстраттардың қиындықтары мен кедергілері қандай?

A. Өндірістік шығындар және ауқымды өндіріс

12 дюймдік өндіріс құныкремний карбидті пластиналаржоғары деңгейде қалып отыр, бұл негізінен шикізатқа, құрал-жабдықты инвестициялауға және технологиялық зерттеулер мен әзірлемелерге қатысты. Кең ауқымды өндірістің техникалық қиындықтарын қалай еңсеру және бірлікті өндіру шығындарын азайту кремний карбиді технологиясын танымал етудің кілті болып табылады.

B. Субстрат ақаулары және сапа консистенциясы

12 дюймдік субстраттардың өндірістік артықшылықтары болғанымен, олардың кристалды өсіру, кесу және жылтырату процестері кезінде ақаулар орын алуы мүмкін, бұл субстрат сапасының сәйкессіздігіне әкеледі. Инновациялық технологиялар арқылы ақаулардың тығыздығын қалай азайтуға және сапа үйлесімділігін жақсартуға болатыны болашақ зерттеулердің бағыты болып табылады.

C. Жабдық пен технологияны жаңартуға сұраныс

Жоғары дәлдіктегі кесу және жылтырату жабдықтарына сұраныс артып келеді. Сонымен қатар, жаңа анықтау технологияларына (мысалы, атомдық күшті микроскопия, электронды сәулені сканерлеу және т.б.) негізделген негіздердің сапасын дәл тексеру өндіріс тиімділігі мен өнім сапасын арттырудың кілті болып табылады.

Semicorex-те біз бірқатар мүмкіндіктерді ұсынамызЖоғары сапалы вафлиЖартылай өткізгіштер өнеркәсібінің талаптарын қанағаттандыру үшін мұқият әзірленген, егер сізде қандай да бір сұраулар болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны: +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com