Кремний карбидінің материалдары, жартылай өткізгіш құрылғылар және пластиналарды қолдану

Кремний карбиді (SiC) үшінші буын кең жолақты жартылай өткізгіштердің негізгі материалы ретінде жоғары температураға төзімділік, жоғары ыдырау өрісінің беріктігі және жоғары жылу өткізгіштік сияқты тамаша сипаттамалары бар дәстүрлі кремний негізіндегі материалдардың өнімділік кедергісін жойып, жаңа энергия, 5G байланысы және аэроғарыш сияқты жоғары деңгейлі салаларда негізгі тірек материалына айналды. Кремний карбиді пластинасы жартылай өткізгіш құрылғыларды дайындаудың негізгі тасымалдаушысы ретінде оның сапасы құрылғының өнімділігін тікелей анықтайды; арнайы туынды материал ретінде қайта кристалданған кремний карбиді кремний карбидінің қолданылу шекараларын одан әрі кеңейтеді.

Кремний карбидті материалдарының негізгі сипаттамалары және жіктелуі

1. Негізгі ерекшеліктері: Кремний негізіндегі материалдардан тыс өнімділік артықшылықтары

Кремний карбиді - кремний мен көміртектің ковалентті байланысы арқылы түзілген қосылыс жартылай өткізгіш. Біріншіден, жоғары тыйым салынған аймақ ені (3.26 эВ) кремний материалдарына қарағанда үш есе үлкен, бұл оған жоғары температуралы ортада төмен ағып кету тогын сақтауға және 600 ℃-тан жоғары тұрақты жұмыс істеуге мүмкіндік береді, ал кремний материалдары тек 150 ℃ айналасындағы температураға төтеп бере алады; Екіншіден, 2-4 МВ/см-ге жететін жоғары тесілу өрісінің кернеулігі кремнийге қарағанда 10 есе үлкен, бұл құрылғының дрейф қабатының қалыңдығын айтарлықтай азайтып, қуат тығыздығын жақсарта алады; Үшіншіден, оның 120-270 Вт/(м · К) дейінгі жоғары жылу өткізгіштігі бар, бұл кремнийге қарағанда үш есе көп. Ол құрылғының жұмысы кезінде пайда болатын жылуды тез таратып, жылу тарату жүйесінің құнын төмендете алады. Төртіншіден, электрондардың жоғары қанығу жылдамдығы кремнийге қарағанда екі есе жоғары, бұл құрылғының жоғары жиілікті жұмысқа қол жеткізуін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, кремний карбиді сонымен қатар төмен өткізгіштік шығыны және жоғары химиялық тұрақтылық артықшылықтарына ие, олар экстремалды жұмыс жағдайларында қолдану талаптарына сәйкес келеді.

2. Негізгі санаттар: Негізгі материалдар және туынды санаттар

Кремний карбиді материалдары негізінен екі санатқа бөлінеді: монокристалды кремний карбиді және қайта кристалданған кремний карбиді. Сонымен қатар, әртүрлі көрініс талаптарына сай келетін 3C SiC және 6H SiC сияқты әртүрлі материалдар түрлері де бар. Қайта кристалданған кремний карбиді (R-SiC) - жоғары температуралы қатты күйдегі күйдіру процесі арқылы, күйдіру қоспаларынсыз жасалған жоғары өнімді керамикалық материал. Оның тазалығы 99.5%-дан асады және жоғары жылу өткізгіштікке, жоғары қаттылыққа, коррозияға төзімділікке және басқа да сипаттамаларға ие. Ол негізінен жартылай өткізгіш жабдықтардың компоненттерінде, жоғары температуралы пеш жиһаздарында және басқа да салаларда қолданылады.

Кремний карбидті жартылай өткізгіш құрылғылардың түрлері және дайындау

1. Негізгі компоненттердің түрлері мен функциялары

Кремний карбидті материалдарына негізделген кремний карбидті жартылай өткізгіш құрылғылар негізінен екі санатқа бөлінеді: қуат құрылғылары және радиожиілікті құрылғылар және энергияны түрлендіру және сигнал беру салаларында кеңінен қолданылады. Қуат құрылғылары қазіргі уақытта ең жетілген қолдану санаты болып табылады, оның негізгі компоненттеріне кремний карбиді MOSFET, Шоттки диодтары, IGBT және т.б. кіреді. Олардың ішінде MOSFET және Шоттки диодтары нарықта басым. Кремний карбиді MOSFET төмен коммутациялық шығынға және жоғары қуат тығыздығына ие, бұл энергияны түрлендіру тиімділігін айтарлықтай жақсарта алады және жаңа энергия көліктерінің инверторларында және фотоэлектрлік инверторларда кеңінен қолданылады; Шоттки диодтары өте жылдам коммутация жылдамдығына ие, кері қалпына келтіру шығыны жоқ және жоғары жиілікті және жоғары вольтты сценарийлерге жарамды. РФ құрылғылары негізінен кремний карбиді MESFET және HEMT-тен тұрады, олар жоғары жиілікті сипаттамаларға сүйенеді және тиімді сигнал беру үшін 5G байланыс базалық станциялары және спутниктік байланыс сияқты салаларда қолданылады.

2. Құрылғыны дайындаудың негізгі процесі

Кремний карбидті жартылай өткізгіш құрылғыларды дайындау кремний карбидті пластиналарға негізделген және негізгі процесс үш кезеңге бөлінеді: біріншіден, пластинаны алдын ала өңдеу, беткі қоспалар мен ақауларды жою үшін кремний карбидті пластиналарды тазалау және жылтырату, бетінің атомдық деңгейдегі тегістікке жетуін қамтамасыз ету; Келесі кезекте эпитаксиалды өсіру, ол пластина бетінде эпитаксиалды қабаттың дәл қалыңдығын өсіру, легирлеу түрі мен концентрациясын реттеу және құрылғының негізгі құрылымын құру үшін химиялық бу тұндыру (CVD) технологиясын қолданады; Соңында, құрылғы өндірісі бар, мұнда құрылғының көзі, ағызу, қақпа және басқа да құрылымдары пластинада фотолитография, ою, ион имплантациясы және металлдау сияқты процестер арқылы қалыптасады. Қаптау мен сынаудан кейін дайын құрылғы алынады. Барлық процесс өте жоғары дәлдікті қажет етеді, әсіресе эпитаксиалды өсіру және ақауларды бақылау, бұл құрылғының сенімділігі мен өнімділігін тікелей анықтайды.

Кремний карбидті пластиналардың негізгі технологиялары және сапасын бақылау

1. Вафли дайындаудың негізгі технологиялары

Қазіргі кездегі негізгі монокристалды өсіру әдісі - физикалық бу беру (ФБТ), ол тұқым кристалының бетінде монокристалды құйма өсіру үшін кремний карбиді ұнтағын 2200-2400 ℃ жоғары температуралы ортада сублимациялауды қажет етеді. Өсу жылдамдығы өте баяу (0.1-0.5 мм/сағ) және микротүтікшелер мен дислокациялар сияқты ақауларға бейім. Бағыттау, гауһар сым арамен кесу, тегістеу, химиялық механикалық жылтырату (ХМЖ) және басқа да процестерден кейін монокристалды құймалар әртүрлі өлшемдегі пластиналарға айналады. Қазіргі уақытта 6 дюймдік пластиналар нарықта негізгі ағым болып табылады, ал 8 дюймдік пластиналар индустрияландыруды жеделдетуде. Сонымен қатар, эпитаксиалды өсіру технологиясы пластиналарды дайындау үшін де өте маңызды, бұл эпитаксиалды қабаттың біркелкі қалыңдығын және төмен ақау жылдамдығын қамтамасыз ету үшін температура мен газ ағынының жылдамдығы сияқты параметрлерді дәл бақылауды талап етеді.

2. Негізгі сапаны бақылаудың негізгі тұстары

Кремний карбидті пластиналардың сапасы жартылай өткізгіш құрылғылардың жұмысына тікелей әсер етеді, ал негізгі бақылау нүктелері үш аспектіні қамтиды: біріншіден, кристалдық ақауларды бақылау, бұл дислокациялар мен қабат ақаулары сияқты ақауларды азайту және құрылғының өткізгіштігіне әсер етуден аулақ болу үшін микротүтік тығыздығын 0.5 см ⁻²-ден төмен бақылауды талап етеді; екіншісі - өлшемдік дәлдікті бақылау, пластина қалыңдығының біркелкі болуын, бетінің тегістігі стандартқа сәйкес келуін және қателіктің микрометр деңгейінде бақылануын қамтамасыз етеді; үшіншісі - тазалықты бақылау, тасымалдаушы тасымалдау сипаттамаларына әсер ететін қоспалардың алдын алу үшін пластинадағы қоспаның мөлшерін қатаң бақылайды. Қазіргі уақытта әлемдегі негізгі пластина өндірушілері PVT өсіру процестерін оңтайландыру және жаңа жылтырату технологияларын енгізу арқылы пластина сапасын үздіксіз жақсартып, өндіріс шығындарын азайтып келеді.

Кремний карбидті материалдарының, құрылғыларының және пластиналарының толық қолданылуы

1. Жаңа энергетика секторы: энергияны үнемдеу және тиімділікті арттырудың негізгі тасымалдаушысы

Жаңа энергетика саласы кремний карбиді үшін ең кең таралған сценарий болып табылады, ол екі негізгі саланы қамтиды: жаңа энергия көліктері және фотоэлектрлік энергия сақтау. Жаңа энергия көліктерінде кремний карбиді құрылғылары негізгі жетек инверторлары мен борттық зарядтағыштар (OBC) үшін қолданылады, бұл инвертордың тиімділігін 99%-дан астамға дейін арттыра алады, қосқыш шығындарын азайтады және көліктің жүру қашықтығын 10%-15%-ға дейін кеңейтеді. Қазіргі уақытта Tesla, Xiaopeng және басқа да автомобиль компаниялары оларды кең көлемде орнатты; кремний карбиді пластиналары автомобиль құрылғыларының негізгі тасымалдаушысы болып табылады, 800 В жоғары вольтты платформалардың танымал болуын қолдайды. Фотоэлектрлік энергия сақтау саласында кремний карбиді құрылғылары энергияны түрлендіру тиімділігін арттыру және жабдық көлемін 40%-дан астамға азайту үшін фотоэлектрлік инверторлар мен энергия сақтау түрлендіргіштерінде қолданылады. Huawei және Sunac сияқты компаниялар кремний карбиді шешімдерін толық іске қосты.

2. Электроника және байланыс саласы: жоғары жиілікті және жоғары кернеулі сценарийлерге бейімделу

5G байланыс саласында жартылай оқшаулағыш кремний карбидті пластиналардан жасалған РФ құрылғылары жоғары жиілікті және жоғары температуралы ортада тұрақты жұмыс істей алады, 5G базалық станциялары үшін сигнал беруді қолдайды және байланыс қашықтығы мен жылдамдығын жақсартады; Өнеркәсіптік басқару саласында кремний карбидті қуат құрылғылары жиілік түрлендіргіштерінде және серво контроллерлерінде қолданылады, бұл энергия тұтынуды 60%-дан астамға азайтып, жабдықтың сенімділігін арттырады. Сонымен қатар, тұтынушылық электроника саласында кремний карбидті құрылғылар миниатюризациялауға және тиімді зарядтауға қол жеткізу үшін жылдам зарядтау құрылғыларына біртіндеп қолданылуда.

3. Арнайы және жоғары деңгейлі жабдықтар саласы: экстремалды жұмыс жағдайын қолдау

Қайта кристалданған кремний карбиді өзінің жоғары тазалығымен, жоғары температураға төзімділігімен және коррозияға төзімділігімен кристалды қайықтар, бүріккіш бастар және электростатикалық патрон негіздері сияқты жартылай өткізгіш жабдықтардың компоненттерінде кеңінен қолданылады, бұл жартылай өткізгіш жабдықтарда қолданылатын жоғары таза кремний карбиді компоненттерінің әлемдік нарығының 60%-дан астамын құрайды; аэроғарыш саласында кремний карбиді құрылғылары ғарыш кемелерінің қуат жүйелерінде, радар жабдықтарында қолданылады және жоғары температура мен радиациялық экстремалды орталарға жарамды; Теміржол транзиті саласында ол энергияны түрлендіру тиімділігін арттыру және пайдалану шығындарын азайту үшін жоғары жылдамдықты теміржол тарту түрлендіргіш жүйелерінде қолданылады.

Кремний карбидінің даму мәртебесі

Қазіргі уақытта кремний карбиді өнеркәсібі технологиялық итерация мен масштабтың кеңеюінің маңызды кезеңінде. 6 дюймдік пластиналар жаппай өндіріске қол жеткізуде, 8 дюймдік пластиналар біртіндеп дамып келеді, құрылғылардың құны төмендей береді және қолдану сценарийлері үнемі кеңейіп келеді. Дегенмен, сала әлі де монокристалды өсу тиімділігінің төмендігі, ақауларды бақылаудағы қиындықтар және импортталатын негізгі жабдықтарға тәуелділік сияқты мәселелерге тап болуда. Болашақта дайындау процестерін оңтайландыру және отандық алмастыруды ілгерілету арқылы кремний карбиді материалдары, жартылай өткізгіш құрылғылар және пластиналар жоғары деңгейлі салаларға көбірек еніп, жаңа энергияның трансформациясын және цифрлық экономиканың дамуын қолдайтын негізгі материалдарға айналады.

Жеткізуші

RBOSCHCO - жоғары сапалы химиялық заттар мен наноматериалдарды жеткізуде 12 жылдан астам тәжірибесі бар сенімді әлемдік қайта кристалданған кремний карбиді жеткізушісі және өндірушісі. Компания АҚШ, Канада, Еуропа, БАӘ, Оңтүстік Африка, Танзания, Кения, Египет, Нигерия, Камерун, Уганда, Түркия, Мексика, Әзірбайжан, Белгия, Кипр, Чехия, Бразилия, Чили, Аргентина, Дубай, Жапония, Корея, Вьетнам, Тайланд, Малайзия, Индонезия, Австралия, Германия, Франция, Италия, Португалия және т.б. сияқты көптеген елдерге экспорттайды. Нанотехнологиялық әзірлемелердің жетекші өндірушісі ретінде RBOSCHCO нарықта үстемдік етеді. Біздің кәсіби жұмыс тобымыз әртүрлі салалардың тиімділігін арттыруға, құндылық жасауға және әртүрлі қиындықтарды оңай жеңуге көмектесетін тамаша шешімдер ұсынады. Егер сіз қайта кристалданған кремний карбидін іздесеңіз , бізбен хабарласудан тартынбаңыз.