Esblygiad Lled-ddargludyddion a Ysgogir gan Dechnoleg SiC

Mae'r diwydiant lled-ddargludyddion mewn cyflwr cyson o esblygiad, sy'n cael ei yrru gan y galw di-baid am ddyfeisiau electronig llai, cyflymach a mwy effeithlon. Wrth i dechnolegau traddodiadol sy'n seiliedig ar silicon agosáu at eu terfynau damcaniaethol, mae deunyddiau newydd yn dod i'r amlwg i wthio ffiniau perfformiad. Ymhlith y rhain, mae Silicon Carbide (SiC) wedi gwahaniaethu ei hun fel deunydd trawsnewidiol, yn enwedig ar gyfer cymwysiadau pŵer uchel, amledd uchel, a thymheredd uchel. Mae'r post blog hwn yn archwilio rôl ganolog SiC yn yr esblygiad lled-ddargludyddion parhaus, gan ymchwilio i'w fanteision, cymwysiadau, a'r ystyriaethau ar gyfer cyrchu cydrannau SiC arferiad.

Y Tirlun Lled-ddargludyddion mewn Trawsnewid

Am ddegawdau, silicon (Si) fu'r ceffyl gwaith di-ddadl yn y diwydiant lled-ddargludyddion. Fodd bynnag, mae'r dwyseddau pŵer cynyddol, amleddau gweithredu, ac amodau amgylcheddol llym mewn cymwysiadau modern - o gerbydau trydan i seilwaith 5G a systemau ynni adnewyddadwy - yn datgelu cyfyngiadau silicon. Mae paramedrau fel foltedd dadansoddiad, dargludedd thermol, a symudedd electronau mewn silicon yn cael eu hymestyn i'w uchafswm hyfyw. Dyma lle mae lled-ddargludyddion band eang (WBG), yn amlwg Silicon Carbide, yn mynd i mewn i'r olygfa. Mae SiC yn cynnig priodweddau deunydd gwell sy'n trosi'n uniongyrchol i welliannau perfformiad sylweddol mewn dyfeisiau lled-ddargludyddion, gan gyhoeddi cyfnod newydd o electroneg pŵer a systemau lled-ddargludyddion uwch. Nid uwchraddio cynyddrannol yn unig yw'r symudiad tuag at SiC; mae'n newid sylfaenol sy'n galluogi galluoedd ac effeithlonrwydd cwbl newydd ar draws nifer o ddiwydiannau.

Pam mae SiC yn Newidiwr Gêm ar gyfer Lled-ddargludyddion

Nid yw amlygrwydd Silicon Carbide yn y diwydiant lled-ddargludyddion yn ddamweiniol; mae'n ganlyniad uniongyrchol i'w briodweddau deunydd eithriadol sy'n caniatáu perfformiad dyfais sy'n llawer gwell na silicon confensiynol. Mae'r manteision hyn yn hanfodol i beirianwyr a dylun

• Gwez tredan uhelroc'h evit an distruj: ל-SiC יש שדה חשמלי פירוק הגבוה פי עשרה בערך מזה של סיליקון. זה מאפשר למכשירי SiC לחסום מתחים גבוהים משמעותית בשכבה דקה הרבה יותר, מה שמוביל לגדלי מכשירים קטנים יותר והתנגדות נמוכה יותר במצב פעיל עבור דירוג מתח נתון. זה חיוני להמרת והפצת הספק גבוה.
• Condutividade térmica superior: SiC מציג מוליכות תרמית טובה פי שלושה בערך מסיליקון. זה מאפשר למכשירי SiC לפזר חום בצורה יעילה יותר, ומאפשר להם לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר ובצפיפויות הספק מבלי לדרוש מערכות קירור מגושמות. תכונה זו משפרת את האמינות ומפחיתה את גודל המערכת ואת העלות.
• רווח פס רחב יותר: ל-SiC יש רווח פס רחב פי שלושה בערך
• Higher Electron Saturated Drift Velocity: SiC supports a saturated electron drift velocity about twice that of silicon. This characteristic enables SiC devices to operate at higher switching frequencies, leading to smaller passive components (inductors, capacitors) in power converter systems, thereby increasing power density and reducing system volume.
• Enhanced Radiation Hardness: The strong atomic bonds in SiC make it inherently more resistant to radiation damage compared to silicon. This makes SiC devices highly suitable for aerospace, defense, and nuclear energy applications where radiation tolerance is a critical requirement.

These intrinsic benefits mean SiC devices can be smaller, faster, more efficient, and more reliable than their silicon counterparts, particularly in demanding applications. This translates to tangible advantages for procurement managers and technical buyers, including reduced system costs, improved energy efficiency, and enhanced product longevity.

Cymwysiadau Allweddol SiC yn Ecosystem y Lled-ddargludyddion

The superior properties of Silicon Carbide have unlocked a diverse range of applications within the semiconductor industry, driving innovation

Teknologia SiC munduaren aurrerapenak ahalbidetzen ari da hainbat arlo garrantzitsutan:

• Eletrônica de potência: Hau da, ziurrenik, SiC-rentzat arlo esanguratsuena.
  • Inbertsoreak eta bihurgailuak: Ibilgailu elektrikoetan (IE) erabiltzen dira trakzio-inbertsoreetan, barneko kargagailuetan (OBC) eta DC-DC bihurgailuetan. SiC-k eraginkortasun handiagoa ahalbidetzen du, eta horrek IEren irismena handitzen eta karga azkartzen du. Eguzki-inbertsoreek eta haize-turbinen bihurgailuek ere SiC-ren eraginkortasunaz eta potentzia-dentsitateaz baliatzen dira.
  • Pourvezioù Tredan: Industriako elikadura-iturriek, zerbitzarien baserriko PSUek eta telekomunikazioen zuzentzaileek SiC erabiltzen dute energia-kontsumoa murrizteko eta forma-faktore txikiagoak lortzeko.
  • Motor-gidariak: Motor industrialetarako maiztasun aldakorreko unitateek (VFD) kontrol hobea eta energia-aurrezpena eskaintzen dute.
• Ostilhoù frekanted radio (RF):
  • Reizhiadoù Radar: SiC-ren potentzia-dentsitate handia eta eroankortasun termikoa ezin hobeak dira potentzia handiko RF transistoreentzat radar militarretan eta komunikazio-sistemetan.
  • Kehentiñ didrad: Oinarrizko estazioen anplifikadoreek eta RF osagaiek SiC-ren errendimendutik onura ateratzen dute maiztasun handietan.
• Tenperatura altuko elektronika:
  • Aeroespacial e Defesa: Hegazkinetan eta defentsa-sistemetan tenperatura-ingurune muturretan funtzionatzen duten motor-kontrolek, eragingailuek eta sentsoreek.
  • Petrolioaren eta gasaren esplorazioa: Zulo barruko zulagailu-ekipoek eta sentsoreek tenperatura eta presio handiei eusten dieten elektronika behar dute, eta hori da SiC-k nabarmentzen duen eremua.
• Automozioa (trakzio-sistematik haratago): IEak gidari nagusiak diren arren, SiC beste automozio-sistema batzuetan ere erabiltzen ari da, potentzia-kudeaketa sendoa behar dutenak.
• Berokuntza eta soldadura industriala: Potentzia handiko SiC gailuak indukzio bidezko berokuntza-sistemetan eta soldadura-ekipo aurreratuetan erabiltzen dira.
• LED argiztapena: LEDak beraiek GaN-on-SiC edo beste material batzuk izan ohi diren arren, potentzia handiko LED sistemetarako elikadura-iturriek eta gidariek SiC osagaietatik onura atera dezakete eraginkortasuna eta iraupena hobetzeko.

Taula honek aplikazio garrantzitsuenak eta SiC-ren abantailak laburbiltzen ditu:

Takad Arload	Erabilera-kasu zehatza	Erabilitako SiC-ren abantaila nagusiak	Industriezhioù Target
Eletrônica de potência	IE trakzio-inbertsoreak, barneko kargagailuak	Eraginkortasun handia, potentzia-dentsitate handia, tenperatura altuan funtzionatzea	Automozioa, energia berriztagarria
Eletrônica de potência	Eguzki-inbertsoreak, haize-turbinen bihurgailuak	Eraginkortasun handia, hozte-beharrak murriztu, iraupena	Energia renovável
Eletrônica de potência	Motor-gidari industrialak	Energia-aurrezpena, kontrol zehatza, sendoa	Manufatura industrial
RF gailuak	Radar-sistemak, oinarrizko estazioen anplifikadoreak	Potentzia-irteera handia, maiztasun handia, egonkortasun termikoa	Aeroespazioa, defentsa, telekomunikazioak
Tenperatura altuko elektronika	Zulo barruko zulagailu-sentsoreak, motor-kontrolek	Funtzionamendu-tenperatura altua, erradiazioarekiko gogortasuna	Petrolioa eta gasa, aeroespazioa, energia nuklearra
Fabricação de semicondutores	Ostrak, suszeptoreak, eraztunak	Garbitasun handia, uniformetasun termikoa, inertzia kimikoa, iraunkortasuna	Semicondutores

Aplikazio-esparru anitz honek SiC-k elektronika modernoan duen aldakortasuna eta funtsezko zeregina azpimarratzen du, arrisku handiko industria ugaritan.

Priodweddau Deunydd: Graddau SiC ar gyfer Purdeb Lled-ddargludyddion

Silizio karburo guztia ez da berdin sortzen, batez ere, industriaren eskakizun handiei dagokienez. SiC-ren kristal-egitura (polimorfoa) eta garbitasun-maila zehatzak funtsezkoak dira aplikazio semikonduktoreetarako duen egokitasuna zehazteko. Erosketa-zuzendarientzat eta ingeniarientzat, bereizketa horiek ulertzea funtsezkoa da material egokiak lortzeko.

Gailu semikonduktoreetarako garrantzitsuak diren SiC polimorfo nagusiak hauek dira:

• 4H-SiC: Gaur egun, hau da gailu elektronikoetarako polimorfo nagusia, bere propietate bikainengatik, besteak beste, elektroien mugikortasun handiagoa eta propietate isotropikoagoak beste polimorfo batzuekin alderatuta. Horrek erresistentzia txikiagoa eta gailuaren errendimendu orokorra hobetzen du. Hau da tentsio handiko MOSFET eta Schottky diodoetarako aukeratutako materiala.
• 6H-SiC: Historikoki, 6H-SiC ohikoagoa zen eta kalitate handian haztea errazagoa zen. 4H-SiC baino elektroien mugikortasun txikiagoa badu ere, aplikazio zehatz batzuetarako erabiltzen da oraindik, maiztasun handiko gailu batzuk barne, eta GaN epitaxiarentzako substratu gisa.
• 3C-SiC (SiC kubek): Polimorfo honek elektroien mugikortasun handiena du SiC polimorfoen artean eta teorikoki siliziozko substratuetan hazi daiteke, eta horrek kostuak murriztea ekar dezake. Hala ere, kalitate handiko 3C-SiC akatsik gabe lortzea Si ostrak handietan erronka handia izaten jarraitzen du, eta horrek gailu nagusietarako merkataritza-onarpena mugatzen du. Ikerketak aurrera jarraitzen du bere abantaila teoriko itxaropentsuengatik.

Além dos poliptipos, a pureza é fundamental. O SiC de grau semicondutor, especialmente para substratos e camadas epitaxiais, exige níveis de pureza extremamente altos (geralmente >99,999%). Os contaminantes podem introduzir estados eletrônicos indesejados, aumentar as densidades de defeitos e degradar o desempenho e a confiabilidade do dispositivo. Os processos de fabricação de SiC para semicondutores, como o transporte físico de vapor (PVT) para o crescimento de cristais em massa e a deposição química de vapor (CVD) para epitaxia, são meticulosamente controlados para atingir esses níveis de pureza.

Semikonduktore-kalifikazioko SiC-rentzat kontuan hartu beharrekoak hauek dira:

• Stankter Mikropipoù (SMP): Mikropipeak SiC gailuetako akats hilgarriak izan daitezkeen barrunbe-nukleoko torloju-deslokalizazioak dira. MPD baxua (idealki zero) funtsezkoa da eremu handiko gailuen errendimendu handiko fabrikaziorako.
• Densidade de Deslocamento do Plano Basal (BPD): As BPDs podem causar degradação bipolar em dispositivos de SiC. Esforços significativos de P&D concentram-se na redução da densidade de BPDs em substratos e epilayers de SiC.
• Perzhded ar Gorreenn: Superfícies lisas atomicamente, com dano subsuperficial mínimo, são essenciais para o crescimento epitaxial subsequente e fabricação de dispositivos. Isso requer técnicas precisas de polimento e limpeza.
• Uniformidade de Dopagem: Para substratos e epíxias de SiC condutores, a distribuição uniforme de dopantes (como nitrogênio para tipo n ou alumínio para tipo p) é crítica para características consistentes do dispositivo.

Os compradores técnicos devem garantir que seus fornecedores de SiC possam fornecer materiais com o politipo, pureza e características de defeito específicos necessários para suas aplicações-alvo. Folhas de especificações de material detalhadas e certificações de qualidade são essenciais a este respeito.

Goresgyn Rhwystrau Gweithgynhyrchu: Cynhyrchu Waffer SiC

A jornada do Carbeto de Silício, desde a matéria-prima até uma pastilha de semicondutor acabada, é repleta de desafios técnicos. Embora as propriedades do SiC sejam altamente desejáveis, sua dureza inerente e estabilidade química tornam o processamento significativamente mais complexo e caro do que o silício tradicional. Compreender esses obstáculos é importante para apreciar o valor e os prazos associados às pastilhas de SiC de alta qualidade.

Os principais desafios de fabricação incluem:

• Crescimento de Cristal (Produção de Boule):
  • Altas Temperaturas: O SiC sublima em vez de derreter à pressão atmosférica, exigindo temperaturas de crescimento superiores a 2000°C (tipicamente via Transporte de Vapor Físico – PVT). Manter temperaturas altas estáveis e uniformes é um grande feito de engenharia.
  • Kontrol an Diforc'hioù : Controlar defeitos cristalográficos como microtubos, deslocamentos de parafuso e falhas de empilhamento durante o crescimento da boule é extremamente difícil. Esses defeitos podem impactar severamente o rendimento e o desempenho do dispositivo.
  • Baixas Taxas de Crescimento: O crescimento de cristais de SiC é um processo lento, limitando a produção e contribuindo para custos mais altos.
  • Incorporação de Dopantes: Atingir uma dopagem uniforme e controlada (tipo n ou tipo p) durante o crescimento é complexo devido às altas temperaturas envolvidas.
• Corte e Modelagem de Pastilhas:
  • Kaleter: O SiC é um dos materiais sintéticos mais duros (dureza Mohs de 9,0-9,5), tornando muito difícil cortar boules em pastilhas e, subsequentemente, moldá-las. Serras de fio impregnadas de diamante e ferramentas de moagem são necessárias, mas estas se desgastam rapidamente, aumentando os custos.
  • Desperdício de Material: Os processos de corte e moagem podem resultar em perda significativa de material (perda de corte).
• Polimento e Planarização:
  • Atingindo Superfícies Atomicamente Lisas: Criar superfícies planas atomicamente e sem danos necessárias para epitaxia é um processo de várias etapas envolvendo moagem mecânica, lapidação e polimento químico-mecânico (CMP). Cada etapa deve ser precisamente controlada para remover os danos subsuperficiais introduzidos pelas etapas anteriores.
  • Rugosidade da superfície: A rugosidade da superfície alvo geralmente está na faixa de angstrom (por exemplo, <0,5 nm RMS).
• Creșterea epitaxiei:
  • Camadas de Alta Qualidade: O crescimento de camadas epixiais finas de SiC precisamente dopadas (tipicamente via Deposição Química de Vapor – CVD) com baixas densidades de defeitos em substratos de SiC é crítico para a fabricação de dispositivos. Manter a estequiometria e a uniformidade em grandes pastilhas é um desafio.
  • Espessura da Camada de Deriva e Controle de Dopagem: Para dispositivos de potência, a espessura e a concentração de dopagem da camada de deriva devem ser precisamente controladas para atingir a tensão de ruptura e a resistência em condução desejadas.
• Koust: A combinação de processos complexos, equipamentos especializados, alto consumo de energia, taxas de crescimento lentas e dureza do material contribui para que os wafers de SiC sejam significativamente mais caros do que os wafers de silício. Entretanto, a pesquisa e o desenvolvimento contínuos e as economias de escala estão reduzindo gradualmente esses custos.

Para superar esses desafios, é necessário um grande conhecimento em ciência dos materiais, crescimento de cristais, mecânica de precisão e processamento químico. As empresas especializadas na produção de pastilhas de SiC investem pesadamente em P&D para melhorar a qualidade dos cristais, aumentar o diâmetro das pastilhas (atualmente, está se aproximando de 200 mm), reduzir as densidades de defeitos e diminuir os custos de fabricação. Para os compradores técnicos, a parceria com fornecedores que demonstrem um sólido histórico de navegação nessas complexidades de fabricação é fundamental para garantir um fornecimento estável de wafers de alta qualidade.

Dylunio Dyfeisiau Lled-ddargludyddion Cenhedlaeth Nesaf gyda SiC

A transição para o Carbeto de Silício abre novas fronteiras para o projeto de dispositivos semicondutores, permitindo que os engenheiros criem componentes que superam as limitações de desempenho do silício. No entanto, aproveitar efetivamente as propriedades exclusivas do SiC requer uma consideração cuidadosa durante a fase de projeto. Os engenheiros devem adaptar suas abordagens para levar em conta as vantagens e as características específicas do SiC.

As principais considerações de projeto para dispositivos semicondutores baseados em SiC incluem:

• Estratégia de Gestão Térmica:
  • Embora o SiC tenha excelente condutividade térmica, as maiores densidades de potência alcançáveis significam que a dissipação de calor eficaz ainda é fundamental. As considerações de projeto incluem materiais de fixação de matriz, opções de substrato e projeto geral do pacote para garantir caminhos térmicos eficientes longe do dispositivo SiC ativo.
  • A capacidade de operar em temperaturas de junção mais altas pode simplificar os sistemas de resfriamento, mas deve ser fatorada nos cálculos de confiabilidade e vida útil de todo o módulo.
• Projeto do Driver de Porta (para MOSFETs de SiC):
  • Os MOSFETs de SiC geralmente exigem diferentes níveis de tensão de acionamento da porta (por exemplo, tensão positiva mais alta para aprimoramento total, às vezes uma tensão negativa para desligamento robusto) em comparação com os IGBTs ou MOSFETs de silício.
  • As velocidades de comutação mais rápidas dos dispositivos SiC exigem drivers de porta com baixas indutâncias parasitas e a capacidade de fornecer altas correntes de pico para carregar e descarregar a capacitância da porta rapidamente. Isso minimiza as perdas de comutação.
  • Recursos de proteção como detecção de dessaturação (Desat) e proteção contra curto-circuito precisam ser otimizados para as características do SiC.
• Layout e Gerenciamento Parasitário:
  • As altas velocidades de comutação (dV/dt e dI/dt) dos dispositivos SiC podem exacerbar problemas com indutâncias e capacitâncias parasitas no pacote do dispositivo e na eletrônica circundante. Isso pode levar a sobretensão, toque e problemas de EMI.
  • Dyluniad gofalus, gan leihau anwybyddiadau dolen, a defnyddio cyflyryddion dadgyplu priodol sy'n hanfodol. Defnyddir atebion pecynnu uwch, gan gynnwys swbstradau copr wedi'u bondio'n uniongyrchol (DBC) a modiwlau aml-sglodion, yn aml.
• Paralelização de Dispositivos:
  • Ar gyfer cymwysiadau uchel-gyfredol, efallai y bydd angen cyfochrogio sawl dyfais SiC. Mae cyfernod tymheredd positif gwrthiant ar-ymlaen mewn SiC MOSFETs yn cynorthwyo i rannu cerrynt, ond mae dyluniad gyrru giât gofalus a chynlluniau cymesur yn dal yn hanfodol i atal rhedeg thermol a sicrhau dosbarthiad cerrynt cytbwys.
• Nodweddion Deuod Corff (SiC MOSFETs):
  • Mae gan y deuod corff cynhenid ​​o SiC MOSFETs nodweddion gwahanol i ddeuodau corff silicon MOSFET, gan amlygu gollwng foltedd ymlaen uwch yn aml. Er ei fod yn addas ar gyfer rhai cymwysiadau, mewn eraill sy'n gofyn am olwyn rydd yn aml, efallai y bydd angen cyd-becynnu deuod SiC Schottky allanol neu ei ddefnyddio'n gyfochrog ar gyfer gwell perfformiad.
  • Mae cenhedlaethau newydd o SiC MOSFETs yn cynnwys gwell perfformiad deuod corff.
• Ecsbloetio Gallu Tymheredd Uchel:
  • Gall dyluniadau ddefnyddio gallu SiC i weithredu'n ddibynadwy ar dymheredd cyffordd o 175°C neu hyd yn oed 200°C a thu hwnt. Gall hyn leihau maint a chost systemau oeri neu ganiatáu ar gyfer gweithrediad mewn amgylcheddau amgylchynol llymach. Fodd bynnag, rhaid i'r cydrannau cyfagos a deunyddiau pecynnu gael eu graddio ar gyfer y tymereddau hyn hefyd.
• Compensações de custo x desempenho:
  • Er bod dyfeisiau SiC yn cynnig perfformiad gwell, maent yn gyffredinol yn ddrutach na'u cymheiriaid silicon. Rhaid i ddylunwyr werthuso'r buddion cyffredinol ar lefel y system (e.e., oeri llai, llai o basifau, effeithlonrwydd uwch) i gyfiawnhau cost y gydran. Mewn llawer o gymwysiadau, mae'r arbedion ar lefel y system yn gorbwyso cost y ddyfais uwch.

Mae dylunio'n llwyddiannus gyda SiC yn cynnwys dull cyfannol, gan ystyried y rhyngweithio rhwng y ddyfais, ei phecyn, y gyrrwr giât, a thopoleg gyffredinol y system. Gall cydweithio â gweithgynhyrchwyr cydrannau SiC profiadol ddarparu mewnwelediadau gwerthfawr a chefnogaeth cymhwysiad i optimeiddio dyluniadau ar gyfer y perfformiad a'r dibynadwyedd mwyaf.

Rôl Addasu yn SiC ar gyfer Lled-ddargludyddion

Er bod cydrannau Silicon Carbide safonol, oddi ar y silff yn diwallu llawer o anghenion yn y diwydiant lled-ddargludyddion, mae'r ymchwil am berfformiad optimeiddiedig, ffactorau ffurf unigryw, a nodweddion penodol i'r cais yn aml yn gorfodi atebion SiC arferol. Mae addasu yn caniatáu i beirianwyr a dylunwyr deilwra priodweddau a geometregau SiC i'w gofynion manwl gywir, gan ddatgloi rhagor o effeithlonrwydd a manteision cystadleuol. Mae hyn yn arbennig o wir ar gyfer rhannau offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion arbenigol (chwiliau, cylchoedd, derbynwyr) a swbstradau dyfais uwch neu haenau epithelaidd.

Mae manteision atebion SiC arferol yn y sffêr lled-ddargludyddion yn cynnwys:

• Efedusted Gwellaet: Gellir dylunio proffiliau dopio arferol, cyfeiriadeddau crisial penodol, neu strwythurau haen epithelaidd unigryw i wella nodweddion dyfais fel foltedd dadansoddiad, gwrthiant ar-ymlaen, neu gyflymder newid ar gyfer cais penodol.
• Geometregau a Ffactorau Ffurf Penodol: Mae gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn cynnwys offer cymhleth lle mae'n rhaid i gydrannau fel derbynwyr SiC, chwiliau waffer, neu gylchoedd ymyl ffitio dimensiynau manwl gywir. Mae ffugio arferol yn sicrhau integreiddio perffaith a thebygrwydd thermol neu plasma gorau posibl.
• Gerenciamento térmico aprimorado: Gellir dylunio taenwyr gwres SiC arferol neu swbstradau gyda thrwch penodol ac gorffeniadau wyneb i wneud y mwyaf o wasgaru thermol ar gyfer modiwlau pŵer uchel.
• Enframmadur gant danvezioù all: Gellir dylunio cydrannau SiC arferol ar gyfer bondio neu integreiddio â deunyddiau eraill, gan hwyluso cynulliadau modiwl cymhleth.
• Gwell Purdeb Deunydd neu Raddau Penodol: Efallai y bydd angen lefelau purdeb hyd yn oed yn uwch neu bolytipau SiC penodol nad ydynt ar gael yn gyffredin fel cynhyrchion safonol ar rai cymwysiadau blaengar. Gall cynhyrchu arferol fynd i'r afael â'r gofynion cilfachol hyn.

Reconhecendo a crescente demanda por soluções personalizadas, surgiram fornecedores especializados. Um importante centro global para essa especialização está localizado na cidade de Weifang, na China, que abriga mais de 40 empresas de produção de carbeto de silício de vários tamanhos. Essas empresas respondem, em conjunto, por mais de 80% da produção total de carbeto de silício da China. Dentro desse ecossistema dinâmico, a Sicarb Tech se destaca. Desde 2015, temos sido fundamentais na introdução e implementação de tecnologia avançada de produção de carbeto de silício, auxiliando significativamente as empresas locais a alcançar produção em larga escala e avanços tecnológicos. Nosso profundo envolvimento nos permitiu testemunhar e contribuir para o surgimento e o desenvolvimento contínuo desse centro vital do setor de SiC.

A Sicarb Tech, operando sob o guarda-chuva do Parque de Inovação da Academia Chinesa de Ciências (Weifang) e em estreita colaboração com o Centro Nacional de Transferência de Tecnologia da Academia Chinesa de Ciências, aproveita os formidáveis recursos científicos e tecnológicos da Academia Chinesa de Ciências. Oferecemos uma plataforma robusta para addasu cynhyrchion SiC, gyda chefnogaeth tîm proffesiynol o'r radd flaenaf sy'n arbenigo mewn cynhyrchu amrywiaeth eang o gydrannau SiC yn arferol. Mae ein harbenigedd yn cwmpasu gwyddor deunyddiau, peirianneg prosesau, optimeiddio dylunio, a thechnolegau mesur a gwerthuso manwl gywir. Mae'r dull integredig hwn, o ddeunyddiau crai i gynhyrchion gorffenedig, yn ein galluogi i ddiwallu anghenion addasu amrywiol a chymhleth ar gyfer y diwydiant lled-ddargludyddion a thu hwnt, gan sicrhau atebion o ansawdd uwch a chystadleuol o ran cost.

Sicrwydd Ansawdd a Phrofion mewn Cydrannau SiC

Dim ond os bydd y deunyddiau a'r cydrannau sylfaenol yn bodloni safonau ansawdd llym y gellir gwireddu nodweddion perfformiad eithriadol dyfeisiau Silicon Carbide. Ar gyfer cymwysiadau lled-ddargludyddion, lle gall hyd yn oed diffygion bach arwain at fethiant dyfais neu berfformiad diraddiedig, mae sicrwydd ansawdd cadarn (QA) a phrotocolau profi cynhwysfawr yn anorfod. Rhaid i reolwyr a pheirianwyr caffael flaenoriaethu cyflenwyr sy'n dangos ymrwymiad di-ildio i reoli ansawdd trwy gydol y broses gweithgynhyrchu SiC.

Mae agweddau allweddol ar QA a phrofi ar gyfer cydrannau SiC gradd lled-ddargludyddion yn cynnwys:

• Caracterização do material:
  • Gwirio Polytype: Defnyddir technegau fel sbectrosgopeg Raman neu ddiffreithiad pelydr-X (XRD) i gadarnhau'r polytype SiC cywir (e.e., 4H-SiC, 6H-SiC).
  • Dadansoddiad Purdeb: Gall Sbectrometreg Màs Rhyddhau Goleuadau (GDMS) neu Sbectrometreg Màs Ion Eilaidd (SIMS) bennu amhureddau elfenol olrhain.
  • Mapio Gwrthiant: Mesuriadau prawf pedwar pwynt neu ddulliau cerrynt eddy yn mapio dosbarthiad gwrthiant ar draws wafferi i sicrhau unffurfiaeth dopio.
• Metreg Diffyg:
  • Stankter Mikropipoù (SMP): Defnyddir archwiliad optegol awtomataidd ar ôl ysgythru KOH neu dechnegau an-ddinistriol fel mapio ffotoleuoledd (PL) neu dopograffeg pelydr-X (XRT) i gyfrif a mapio micro-bibellau.
  • Dwysedd Dadleoli: Defnyddir technegau tebyg (ysgythru, PL, XRT) i fesur dadleoliadau eraill fel Dadleoliadau Awyren Sylfaenol (BPDs) a Dadleoliadau Sgriw Edafu (TSDs).
  • Fazioù Berniañ: Mae delweddu PL yn arbennig o effeithiol ar gyfer adnabod diffygion pentyrru mewn epilayers.
• Asesiad Ansawdd Arwyneb ac Is-wyneb:
  • Rugosidade da superfície: Mae Microsgopeg Lluoedd Atomig (AFM) yn mesur garwedd yr wyneb ar raddfa angstrom neu nanometr.
  • Halogiad Arwyneb: Gall Fflworoleuedd Pelydr-X Adlewyrchiad Cyfanswm (TXRF) neu Ddadelfennu Cyfnod Anwedd (VPD) ac yna ICP-MS ganfod halogion metelaidd arwyneb.
  • Damañ dindan ar Gorreenn: Gall technegau fel Microsgopeg Electron Traws-doriadol (TEM) neu ysgythru arbenigol ddatgelu haenau difrod o falu neu sgleinio.
• Metrologiezh Mentrezhel:
  • Mesur manwl gywir o ddiamedr waffer, trwch, bwa, ystof, a gwastadrwydd safle gan ddefnyddio offer metreg awtomataidd.
  • Ar gyfer cydrannau arferol, mae CMM (Peiriannau Mesur Cydlynol) neu broffilometreg optegol yn gwirio dimensiynau a goddefiannau hanfodol.
• Nodweddu Haen Epithelaidd:
  • Keseragaman Ketebalan: Trawsnewid Sbectrosgopeg Is-goch Fourier (FTIR) neu elipsometreg sbectrosgopig.
  • Canolbwyntio Dopio a Unffurfiaeth: Mesuriadau Capacitance-Foltedd (CV), SIMS.
  • Morffoleg Arwyneb: Microsgop Nomarski, AFM.
• Profi Trydanol (ar gyfer dyfeisiau gorffenedig neu strwythurau prawf):
  • Sondaj pe wafer a parametrilor precum tensiunea de străpungere, rezistența la starea pornită, curentul de scurgere și tensiunea pragului.
  • Testare dinamică pentru evaluarea caracteristicilor de comutare.
• Controlul procesului și trasabilitatea:
  • Controlul statistic al procesului (SPC) pe tot parcursul producției.
  • Trasabilitatea lotului de la materia primă la produsul finit.
  • Conformitatea cu standardele din industrie (de exemplu, standardele SEMI pentru wafer-uri).

Furnizorii fiabili de SiC investesc masiv în echipamente metrologice avansate și mențin sisteme riguroase de asigurare a calității. Aceștia ar trebui să poată furniza fișe tehnice complete, certificate de conformitate și rapoarte de testare detaliate pentru produsele lor. Pentru componentele personalizate, dezvoltarea în colaborare a unui Plan de Calitate, care să prezinte parametrii critici și metodele de inspecție, este adesea benefică. Acest lucru asigură că produsul final SiC îndeplinește în mod constant cerințele ridicate ale producției de semiconductori și ale performanței dispozitivelor.

Tueddiadau'r Dyfodol: SiC yn Gwthio Ffiniau Lled-ddargludyddion

Impactul carburii de siliciu asupra industriei de semiconductori este deja profund, dar tehnologia este departe de a fi statică. Cercetarea și dezvoltarea continuă împing în mod constant limitele capacităților SiC, promițând progrese și mai interesante în anii următori. Pentru companiile din sectoarele de semiconductori, auto, aerospațial și energie, menținerea la curent cu aceste tendințe este crucială pentru proiectarea viitoare și menținerea unui avantaj competitiv.

Principalele tendințe viitoare în tehnologia SiC includ:

• Diametre mai mari ale wafer-urilor: Tranziția de la wafer-uri SiC de 150 mm (6 inch) la 200 mm (8 inch) este în curs de desfășurare. Wafer-urile mai mari reduc semnificativ costul per matriță, făcând dispozitivele SiC mai competitive din punct de vedere economic cu siliciul. Cercetările explorează, de asemenea, fezabilitatea wafer-urilor SiC de 300 mm (12 inch), deși aceasta prezintă provocări tehnice substanțiale.
• Calitate îmbunătățită a cristalelor și reducerea defectelor: Un accent principal rămâne pe reducerea densităților de defecte (micropipe-uri, BPD-uri, TSD-uri) în substraturile și epilayer-urile SiC. Densitățile mai mici de defecte conduc la randamente mai mari ale dispozitivelor, fiabilitate îmbunătățită și capacitatea de a fabrica cipuri SiC mai mari și mai puternice.
• Tehnici avansate de epitaxie: As inovações nos processos de CVD, incluindo novos precursores e projetos de reatores, visam a taxas de crescimento mais rápidas, melhor uniformidade em grandes wafers e controle mais preciso dos perfis de dopagem e das espessuras das camadas. Isso inclui o desenvolvimento de camadas de desvio mais espessas para dispositivos de tensão ultra-alta (>10 kV).
• Structuri noi de dispozitive:
  • MOSFET-uri SiC Trench: În timp ce MOSFET-urile SiC plane sunt comune, structurile de poartă trench oferă