12-tolliste ränikarbiidist substraatide kasutusvõimalused

Millised on 12-tollise materjali omadused ja tehnilised nõuded?Ränikarbiidist aluspinnad?

A. Ränikarbiidi füüsikalised ja keemilised põhiomadused

Ränikarbiidi üks silmapaistvamaid omadusi on selle lai ribalaius, ligikaudu 3,26 eV 4H-SiC või 3,02 eV 6H-SiC puhul, mis on oluliselt kõrgem kui räni 1,1 eV. See lai ribalaius võimaldab SiC-l töötada äärmiselt kõrge elektrivälja tugevuse korral ja taluda märkimisväärset kuumust ilma termilise purunemise või purunemiseta, muutes selle eelistatud materjaliks elektroonikaseadmete jaoks kõrgepinge ja kõrge temperatuuriga keskkondades.

Kõrge purunemisvõimega elektriväli: ränikarbiidi (umbes 10 korda suurem kui räni) elektriväli võimaldab sellel töötada stabiilselt kõrge pinge all, saavutades suure võimsustiheduse ja tõhususe jõuelektroonikasüsteemides, eriti elektrisõidukites, jõumuundurites ja tööstuslikes süsteemides. toiteallikad.

Vastupidavus kõrgele temperatuurile: SiC kõrge soojusjuhtivus ja võime taluda kõrgeid temperatuure (kuni 600 °C või rohkem) muudavad selle ideaalseks valikuks seadmetele, mis on vajalikud äärmuslikes keskkondades töötamiseks, eriti autotööstuses ja kosmosetööstuses.

Kõrgsageduslik jõudlus: kuigi SiC elektronide liikuvus on väiksem kui räni, on see siiski piisav kõrgsageduslike rakenduste toetamiseks. Seetõttu mängib SiC üliolulist rolli kõrgsageduslikes väljades, nagu traadita side, radar ja kõrgsageduslikud võimsusvõimendid.

Kiirguskindlus: SiC tugev kiirgustakistus on eriti ilmne kosmoseseadmetes ja tuumaenergia elektroonikas, kus see talub välise kiirguse häireid ilma materjali jõudlust oluliselt halvendamata.

B. 12-tolliste aluspindade peamised tehnilised näitajad

12-tolliste (300 mm) ränikarbiidsubstraatide eelised ei kajastu mitte ainult suuruse suurenemises, vaid ka nende põhjalikes tehnilistes nõuetes, mis määravad otseselt tootmisraskused ja lõppseadmete jõudluse.

Kristallstruktuur: SiC-l on peamiselt kaks ühist kristallstruktuuri -4H-SiC ja 6H-SiC. 4H-SiC, millel on suurem elektronide liikuvus ja suurepärane soojusjuhtivus, sobib rohkem kõrgsageduslike ja suure võimsusega rakenduste jaoks, samas kui 6H-SiC-l on suurem defektide tihedus ja halvem elektrooniline jõudlus, mida kasutatakse tavaliselt väikese võimsusega ja madala sagedusega rakendustes. 12-tolliste substraatide puhul on sobiva kristallstruktuuri valimine ülioluline. 4H-SiC, millel on vähem kristalldefekte, sobib paremini kõrgsageduslike ja suure võimsusega rakenduste jaoks.

Substraadi pinna kvaliteet: Substraadi pinna kvaliteet mõjutab otseselt seadme jõudlust. Pinna siledust, karedust ja defektide tihedust tuleb rangelt kontrollida. Kare pind ei mõjuta mitte ainult seadme kristallilist kvaliteeti, vaid võib põhjustada ka seadme varajase rikke. Seetõttu on substraadi pinna sileduse parandamine selliste tehnoloogiate abil nagu keemiline mehaaniline poleerimine (CMP) ülioluline.

Paksuse ja ühtluse kontroll: 12-tolliste substraatide suurenenud suurus tähendab kõrgemaid nõudeid paksuse ühtlusele ja kristallide kvaliteedile. Ebaühtlane paksus võib põhjustada ebaühtlase termilise pinge, mis mõjutab seadme jõudlust ja töökindlust. Kvaliteetsete 12-tolliste substraatide tagamiseks tuleb paksuse ühtluse tagamiseks kasutada täpset kasvu ning sellele järgnevaid lõike- ja poleerimisprotsesse.

C. 12-tolliste aluspindade suurus ja tootmise eelised

Kuna pooljuhtide tööstus liigub suuremate substraatide poole, pakuvad 12-tollised ränikarbiidist substraadid märkimisväärseid eeliseid tootmise efektiivsuse ja kulutasuvuse osas. Võrreldes traditsioonilisega6-tollised ja 8-tollised substraadid12-tollised aluspinnad võivad pakkuda rohkem laastude lõikamist, suurendades oluliselt ühe tootmistsükli jooksul toodetavate laastude arvu, vähendades seeläbi oluliselt kiibi ühikuhinda. Lisaks pakuvad 12-tollised substraadid parema platvormi integraallülituste tõhusaks tootmiseks, vähendades korduvaid tootmisetappe ja parandades üldist tootmise efektiivsust.

Kuidas toodetakse 12-tollisi ränikarbiidist substraate?

A. Kristallide kasvatamise tehnikad

Sublimatsioonimeetod (PVT):

Sublimatsioonimeetod (Physical Vapor Transport, PVT) on üks enim kasutatavaid ränikarbiidi kristallide kasvatamise tehnikaid, mis sobib eriti hästi suurte ränikarbiidist substraatide tootmiseks. Selles protsessis ränikarbiidi toorained ülevad kõrgel temperatuuril ning gaasiline süsinik ja räni rekombineeruvad kuumal substraadil, et kasvada kristallideks. Sublimatsioonimeetodi eelised hõlmavad materjali kõrget puhtust ja head kristallide kvaliteeti, mis sobivad suure nõudlusega toodete tootmiseks12-tollised substraadid. Kuid see meetod seisab silmitsi ka teatud väljakutsetega, nagu aeglane kasvutempo ja kõrged nõuded temperatuuri ja atmosfääri rangele kontrollile.

CVD-meetod (keemiline aurustamine-sadestamine):

CVD-protsessis lagunevad gaasilised lähteained (nagu SiCl4 ja C6H6) ja sadestuvad aluspinnale, moodustades kõrgetel temperatuuridel kile. Võrreldes PVT-ga võib CVD-meetod tagada ühtlasema kilekasvu ja sobib õhukese kilematerjalide kogumiseks ja pinna funktsionaliseerimiseks. Kuigi CVD-meetodil on paksuse kontrollimisel mõningaid raskusi, kasutatakse seda siiski laialdaselt kristallide kvaliteedi ja substraadi ühtluse parandamiseks.

B. Substraadi lõikamise ja poleerimise tehnikad

Kristalli lõikamine:

12-tolliste substraatide lõikamine suurtest kristallidest on keeruline tehnika. Kristallide lõikamise protsess nõuab mehaanilise pinge täpset kontrolli tagamaks, et substraat lõikamise ajal ei praguneks ega tekiks mikropragusid. Lõikamise täpsuse parandamiseks kasutatakse sageli laserlõikamistehnoloogiat või kombineeritakse seda ultraheli- ja ülitäpse mehaanilise tööriistaga, et parandada lõikekvaliteeti.

Poleerimine ja pinnatöötlus:

Keemiline mehaaniline poleerimine (CMP) on põhitehnoloogia substraadi pinna kvaliteedi parandamiseks. See protsess eemaldab mehaanilise hõõrdumise ja keemiliste reaktsioonide sünergilise toime kaudu substraadi pinnal olevad mikrodefektid, tagades sileduse ja tasasuse. Pinnatöötlus mitte ainult ei paranda aluspinna läiget, vaid vähendab ka pinnadefekte, optimeerides seeläbi järgmiste seadmete jõudlust.

C. Substraadi defektide kontroll ja kvaliteedikontroll

Defektide tüübid:

Levinud defektidränikarbiidist substraadidhõlmavad nihestusi, võre defekte ja mikropragusid. Need vead võivad otseselt mõjutada seadmete elektrilist jõudlust ja termilist stabiilsust. Seetõttu on oluline nende defektide esinemist substraadi kasvatamisel, lõikamisel ja poleerimisel rangelt kontrollida. Dislokatsioonid ja võre defektid tulenevad tavaliselt valest kristallide kasvust või liiga kõrgest lõiketemperatuurist.

Kvaliteedi hindamine:

Substraadi kvaliteedi tagamiseks kasutatakse pinnakvaliteedi kontrollimiseks tavaliselt selliseid tehnoloogiaid nagu skaneeriv elektronmikroskoopia (SEM) ja aatomjõumikroskoopia (AFM). Lisaks võivad elektrilise jõudluse testid (nt juhtivus ja liikuvus) täiendavalt hinnata substraadi kvaliteeti.

Millistel väljadel kasutatakse 12-tollisi ränikarbiidsubstraate?

A. Jõuelektroonika ja jõupooljuhtseadmed

12-tollisi ränikarbiidsubstraate kasutatakse laialdaselt jõulistes pooljuhtseadmetes, eriti MOSFET-ides, IGBT-des ja Schottky dioodides. Neid seadmeid kasutatakse laialdaselt tõhusas toitehalduses, tööstuslikes toiteallikates, muundurites ja elektrisõidukites. SiC-seadmete kõrge pingetaluvus ja madalad lülituskadu omadused võimaldavad neil oluliselt parandada võimsuse muundamise efektiivsust, vähendada energiakadusid ja edendada rohelise energia tehnoloogiate arengut.

B. Uued energia- ja elektrisõidukid

Elektrisõidukites võivad 12-tollised ränikarbiidist aluspinnad suurendada elektriajamisüsteemide tõhusust ning parandada aku laadimise kiirust ja ulatust. Tänu võimeleränikarbiidi materjalidkõrgepinge- ja kõrgsagedussignaalide tõhusaks käsitlemiseks on need asendamatud ka elektrisõidukite laadimisjaamade kiirlaadimisseadmetes.

C. 5G side ja kõrgsageduselektroonika

Suurepärase kõrgsagedusliku jõudlusega 12-tollisi ränikarbiidi substraate kasutatakse laialdaselt 5G tugijaamades ja kõrgsageduslikes RF-seadmetes. Need võivad oluliselt parandada signaali edastamise efektiivsust ja vähendada signaali kadu, toetades 5G võrkude kiiret andmeedastust.

D. Energiasektor

Ränikarbiidsubstraatidel on oluline rakendus ka taastuvenergia valdkondades, nagu fotogalvaanilised inverterid ja tuuleenergia tootmine. Parandades energia muundamise tõhusust, võivad SiC-seadmed vähendada energiakadu ning suurendada elektrivõrgu seadmete stabiilsust ja töökindlust.

Millised on 12-tolliste ränikarbiidsubstraatide väljakutsed ja kitsaskohad?

A. Tootmiskulud ja suuremahuline tootmine

Tootmismaksumus 12-tollineränikarbiidist vahvlidpüsib kõrge, mis kajastub peamiselt toorainete, seadmetesse investeerimise ning tehnoloogia uurimis- ja arendustegevuses. Ränikarbiidi tehnoloogia populariseerimise edendamisel on võtmetähtsusega, kuidas murda läbi suurtootmise tehnilistest väljakutsetest ja vähendada ühiku tootmiskulusid.

B. Substraadi defektid ja kvaliteedi järjepidevus

Kuigi 12-tollistel aluspindadel on tootmise eelised, võib nende kristallide kasvatamise, lõikamise ja poleerimise käigus siiski esineda defekte, mis põhjustavad ebaühtlase substraadi kvaliteedi. Tulevaste uuringute keskmes on see, kuidas vähendada defektide tihedust ja parandada kvaliteedi järjepidevust uuenduslike tehnoloogiate abil.

C. Nõudlus seadmete ja tehnoloogia uuenduste järele

Nõudlus ülitäpsete lõike- ja poleerimisseadmete järele kasvab. Samal ajal on substraatide täpne kvaliteedikontroll, mis põhineb uutel tuvastamistehnoloogiatel (nagu aatomjõumikroskoopia, elektronkiire skaneerimine jne) tootmise efektiivsuse ja tootekvaliteedi parandamisel.

Meie, Semicorex, pakume mitmesuguseidKvaliteetsed vahvlidhoolikalt projekteeritud, et vastata pooljuhtide tööstuse nõudlikele nõuetele. Kui teil on küsimusi või vajate täiendavaid üksikasju, võtke meiega ühendust.

Kontakttelefon: +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com