12 tuuman piikarbidialustojen käyttömahdollisuudet

Mitkä ovat 12 tuuman materiaalin ominaisuudet ja tekniset vaatimuksetPiikarbidisubstraatit?

A. Piikarbidin fyysiset ja kemialliset perusominaisuudet

Yksi piikarbidin näkyvimmistä ominaisuuksista on sen laaja kaistanleveys, noin 3,26 eV 4H-SiC:lle tai 3,02 eV 6H-SiC:lle, mikä on huomattavasti korkeampi kuin piin 1,1 eV. Tämän leveän kaistavälin ansiosta SiC voi toimia erittäin korkeissa sähkökenttävoimakkuuksissa ja kestää merkittävää lämpöä ilman lämpöhäiriötä tai hajoamista, mikä tekee siitä suositellun materiaalin elektronisille laitteille korkeajännitteisissä ja korkeissa lämpötiloissa.

High Breakdown Electric Field: SiC:n voimakas sähkökenttä (noin 10 kertaa piitä suurempi) mahdollistaa sen toiminnan vakaasti korkealla jännitteellä saavuttaen korkean tehotiheyden ja tehokkuuden tehoelektroniikkajärjestelmissä, erityisesti sähköajoneuvoissa, tehomuuntimissa ja teollisuudessa. virtalähteet.

Korkean lämpötilan kestävyys: SiC:n korkea lämmönjohtavuus ja kyky kestää korkeita lämpötiloja (jopa 600 °C tai korkeampi) tekevät siitä ihanteellisen valinnan laitteille, joita tarvitaan toimimaan äärimmäisissä ympäristöissä, erityisesti auto- ja ilmailuteollisuudessa.

Korkean taajuuden suorituskyky: Vaikka piikarbidin elektronien liikkuvuus on pienempi kuin piin, se riittää silti tukemaan korkeataajuisia sovelluksia. Siksi piikarbidilla on ratkaiseva rooli korkeataajuisissa kentissä, kuten langattomassa viestinnässä, tutkassa ja suurtaajuisissa tehovahvistimissa.

Säteilykestävyys: SiC:n vahva säteilynkestävyys näkyy erityisen selvästi avaruuslaitteissa ja ydinenergiaelektroniikassa, missä se kestää ulkoisen säteilyn häiriöitä ilman materiaalin suorituskyvyn merkittävää heikkenemistä.

B. Tärkeimmät tekniset indikaattorit 12 tuuman alustalle

12 tuuman (300 mm) piikarbidisubstraattien edut eivät heijastu pelkästään koon kasvuna, vaan myös niiden kattavissa teknisissä vaatimuksissa, jotka määräävät suoraan valmistusvaikeuden ja loppulaitteiden suorituskyvyn.

Kiderakenne: SiC:llä on pääasiassa kaksi yhteistä kiderakennetta -4H-SiC ja 6H-SiC. 4H-SiC, jolla on suurempi elektronien liikkuvuus ja erinomainen lämmönjohtavuus, sopii paremmin korkeataajuisiin ja suuritehoisiin sovelluksiin, kun taas 6H-SiC:llä on suurempi vikatiheys ja huonompi elektroninen suorituskyky, jota käytetään tyypillisesti pienitehoisissa ja matalataajuisissa sovelluksissa. 12 tuuman substraateille sopivan kiderakenteen valitseminen on ratkaisevan tärkeää. 4H-SiC, jossa on vähemmän kidevikoja, sopii paremmin korkeataajuisiin ja suuritehoisiin sovelluksiin.

Substraatin pinnan laatu: Alustan pinnan laadulla on suora vaikutus laitteen suorituskykyyn. Pinnan sileyttä, karheutta ja virhetiheyttä on valvottava tarkasti. Karkea pinta ei vaikuta ainoastaan ​​laitteen kiteiseen laatuun, vaan voi myös johtaa laitteen varhaiseen vikaan. Siksi alustan pinnan sileyden parantaminen tekniikoilla, kuten kemiallinen mekaaninen kiillotus (CMP), on ratkaisevan tärkeää.

Paksuuden ja tasaisuuden hallinta: 12 tuuman substraattien suurempi koko tarkoittaa korkeampia vaatimuksia paksuuden tasaisuudesta ja kiteiden laadusta. Epätasainen paksuus voi johtaa epätasaiseen lämpörasitukseen, mikä vaikuttaa laitteen suorituskykyyn ja luotettavuuteen. Korkealaatuisten 12 tuuman alustojen varmistamiseksi on käytettävä tarkkaa kasvua ja myöhempiä leikkaus- ja kiillotusprosesseja paksuuden tasaisuuden takaamiseksi.

C. 12 tuuman alustan koon ja tuotannon edut

Puolijohdeteollisuuden siirtyessä kohti suurempia substraatteja 12 tuuman piikarbidisubstraatit tarjoavat merkittäviä etuja tuotannon tehokkuudessa ja kustannustehokkuudessa. Perinteisiin verrattuna6 tuuman ja 8 tuuman alustat, 12 tuuman alustat voivat tuottaa enemmän lastunleikkauksia, mikä lisää huomattavasti tuotantoa kohden tuotettujen lastujen määrää, mikä vähentää merkittävästi lastujen yksikkökustannuksia. Lisäksi 12 tuuman substraattien suurempi koko tarjoaa paremman alustan integroitujen piirien tehokkaalle tuotannolle, mikä vähentää toistuvia tuotantovaiheita ja parantaa yleistä tuotannon tehokkuutta.

Kuinka 12 tuuman piikarbidialustoja valmistetaan?

A. Crystal Growth Techniques

Sublimaatiomenetelmä (PVT):

Sublimaatiomenetelmä (Physical Vapor Transport, PVT) on yksi yleisimmin käytetyistä piikarbidikiteiden kasvatustekniikoista, ja se soveltuu erityisen hyvin suurikokoisten piikarbidisubstraattien valmistukseen. Tässä prosessissa piikarbidiraaka-aineet ylentyvät korkeissa lämpötiloissa, ja kaasumainen hiili ja pii yhdistyvät uudelleen kuumalla alustalla kasvaakseen kiteiksi. Sublimaatiomenetelmän etuja ovat korkea materiaalin puhtaus ja hyvä kidelaatu, jotka sopivat suuren kysynnän tuotantoon12 tuuman alustat. Tämä menetelmä kohtaa kuitenkin myös joitain haasteita, kuten hidas kasvunopeus ja korkeat vaatimukset lämpötilan ja ilmakehän tiukasta hallinnasta.

CVD-menetelmä (kemiallinen höyrypinnoitus):

CVD-prosessissa kaasumaiset esiasteet (kuten SiCl4 ja C6H6) hajoavat ja kerrostuvat substraatille muodostaen kalvon korkeissa lämpötiloissa. PVT:hen verrattuna CVD-menetelmällä voidaan saada tasaisemman kalvon kasvu ja se soveltuu ohutkalvomateriaalien keräämiseen ja pinnan funktionalisointiin. Vaikka CVD-menetelmällä on joitain vaikeuksia paksuuden säätelyssä, sitä käytetään edelleen laajalti kiteiden laadun ja substraatin tasaisuuden parantamiseen.

B. Alustan leikkaus- ja kiillotustekniikat

Kristallin leikkaus:

12 tuuman substraattien leikkaaminen suurikokoisista kiteistä on monimutkainen tekniikka. Kiteenleikkausprosessi vaatii mekaanisen rasituksen tarkan hallinnan sen varmistamiseksi, että alusta ei halkeile tai muodosta mikrohalkeamia leikkauksen aikana. Leikkaustarkkuuden parantamiseksi käytetään usein laserleikkaustekniikkaa tai sitä yhdistetään ultraääni- ja korkean tarkkuuden mekaanisten työkalujen kanssa leikkauksen laadun parantamiseksi.

Kiillotus ja pintakäsittely:

Kemiallinen mekaaninen kiillotus (CMP) on avainteknologia alustan pinnan laadun parantamiseksi. Tämä prosessi poistaa mikroviat substraatin pinnalta mekaanisen kitkan ja kemiallisten reaktioiden synergistisen vaikutuksen avulla, mikä varmistaa sileyden ja tasaisuuden. Pintakäsittely ei ainoastaan ​​paranna alustan kiiltoa, vaan myös vähentää pintavirheitä, mikä optimoi myöhempien laitteiden suorituskyvyn.

C. Alustan vikojen valvonta ja laaduntarkastus

Vikatyypit:

Yleisiä puutteitapiikarbidisubstraatitsisältävät sijoiltaan siirtymät, ristikkovirheet ja mikrohalkeamat. Nämä viat voivat vaikuttaa suoraan laitteiden sähköiseen suorituskykyyn ja lämpöstabiilisuuteen. Siksi on välttämätöntä valvoa tiukasti näiden vikojen esiintymistä alustan kasvun, leikkaamisen ja kiillotuksen aikana. Dislokaatiot ja hilavauriot johtuvat yleensä väärästä kiteen kasvusta tai liiallisista leikkauslämpötiloista.

Laatuarviointi:

Substraatin laadun varmistamiseksi tekniikoita, kuten pyyhkäisyelektronimikroskooppia (SEM) ja atomivoimamikroskopiaa (AFM), käytetään yleisesti pintalaadun tarkastamiseen. Lisäksi sähköisen suorituskyvyn testeillä (kuten johtavuus ja liikkuvuus) voidaan arvioida edelleen substraatin laatua.

Millä aloilla 12 tuuman piikarbidialustoja käytetään?

A. Tehoelektroniikka ja tehopuolijohdelaitteet

12 tuuman piikarbidisubstraatteja käytetään laajalti tehopuolijohdelaitteessa, erityisesti MOSFET:issä, IGBT:issä ja Schottky-diodeissa. Näitä laitteita käytetään laajasti tehokkaassa virranhallinnassa, teollisuusvirtalähteissä, muuntimissa ja sähköajoneuvoissa. SiC-laitteiden korkea jännitetoleranssi ja alhaiset kytkentähäviöt mahdollistavat niillä merkittävästi tehokkuuden parantamisen, energiahäviön vähentämisen ja vihreän energiateknologioiden kehittämisen.

B. Uudet energia- ja sähköajoneuvot

Sähköajoneuvoissa 12 tuuman piikarbidisubstraatit voivat parantaa sähkökäyttöjärjestelmien tehokkuutta ja parantaa akun latausnopeutta ja kantamaa. Johtuen kyvystäpiikarbidimateriaalitkorkeajännite- ja suurtaajuisten signaalien tehokkaaseen käsittelyyn ne ovat myös välttämättömiä nopeissa latauslaitteissa sähköajoneuvojen latausasemilla.

C. 5G-viestintä ja suurtaajuuselektroniikka

12 tuuman piikarbidisubstraatteja, joilla on erinomainen korkean taajuuden suorituskyky, käytetään laajasti 5G-tukiasemissa ja suurtaajuisissa RF-laitteissa. Ne voivat parantaa merkittävästi signaalinsiirron tehokkuutta ja vähentää signaalihäviöitä tukemalla 5G-verkkojen nopeaa tiedonsiirtoa.

D. Energia-ala

Piikarbidisubstraateilla on myös tärkeitä sovelluksia uusiutuvan energian aloilla, kuten aurinkosähköinvertterit ja tuulivoiman tuotanto. Energian muunnostehokkuutta parantamalla SiC-laitteet voivat vähentää energiahävikkiä ja parantaa sähköverkkolaitteiden vakautta ja luotettavuutta.

Mitkä ovat 12 tuuman piikarbidialustojen haasteet ja pullonkaulat?

A. Valmistuskustannukset ja laajamittainen tuotanto

12 tuuman tuotantokustannuksetpiikarbidikiekoton edelleen korkea, mikä heijastuu pääasiassa raaka-aineisiin, laiteinvestointeihin sekä teknologian tutkimukseen ja kehitykseen. Suurtuotannon teknisten haasteiden läpimurto ja yksikkövalmistuskustannusten alentaminen on avainasemassa piikarbiditeknologian popularisoinnin edistämisessä.

B. Alustan viat ja laadun johdonmukaisuus

Vaikka 12 tuuman substraateilla on tuotantoetuja, vikoja voi silti esiintyä niiden kiteen kasvu-, leikkaus- ja kiillotusprosessien aikana, mikä johtaa epäjohdonmukaiseen alustan laatuun. Vikojen tiheyden vähentäminen ja laadun yhdenmukaisuuden parantaminen innovatiivisten teknologioiden avulla on tulevaisuuden tutkimuksen painopiste.

C. Laitteiden ja teknologiapäivitysten kysyntä

Tarkkuusleikkaus- ja kiillotuslaitteiden kysyntä kasvaa. Samalla uusiin havaitsemistekniikoihin (kuten atomivoimamikroskopia, elektronisuihkuskannaus jne.) perustuva substraattien tarkka laaduntarkastus on avainasemassa tuotannon tehokkuuden ja tuotteiden laadun parantamisessa.

Me Semicorexilla tarjoamme valikoimanLaadukkaat vohvelithuolellisesti suunniteltu vastaamaan puolijohdeteollisuuden vaativiin vaatimuksiin, jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Yhteyspuhelin: +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com