Triển vọng ứng dụng của chất nền cacbua silic 12 inch

Đặc tính vật liệu và yêu cầu kỹ thuật của 12 inch là gìChất nền cacbua silic?

A. Các đặc tính vật lý và hóa học cơ bản của silic cacbua

Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của Silicon Carbide là độ rộng vùng cấm rộng, khoảng 3,26 eV đối với 4H-SiC hoặc 3,02 eV đối với 6H-SiC, cao hơn đáng kể so với 1,1 eV của silicon. Khoảng cách rộng này cho phép SiC hoạt động dưới cường độ điện trường cực cao và chịu được nhiệt lượng đáng kể mà không bị phân hủy hoặc đánh thủng do nhiệt, khiến nó trở thành vật liệu được ưa chuộng cho các thiết bị điện tử trong môi trường điện áp cao, nhiệt độ cao.

Điện trường đánh thủng cao: Điện trường đánh thủng cao của SiC (gấp khoảng 10 lần so với silicon) giúp nó hoạt động ổn định dưới điện áp cao, đạt được mật độ và hiệu suất năng lượng cao trong các hệ thống điện tử công suất, đặc biệt là trong xe điện, bộ chuyển đổi điện và công nghiệp. nguồn cung cấp điện.

Chịu nhiệt độ cao: Độ dẫn nhiệt cao và khả năng chịu được nhiệt độ cao (lên tới 600°C hoặc cao hơn) của SiC khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các thiết bị cần hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ.

Hiệu suất tần số cao: Mặc dù độ linh động điện tử của SiC thấp hơn silicon nhưng nó vẫn đủ để hỗ trợ các ứng dụng tần số cao. Do đó, SiC đóng một vai trò quan trọng trong các lĩnh vực tần số cao như truyền thông không dây, radar và bộ khuếch đại công suất tần số cao.

Khả năng chống bức xạ: Khả năng chống bức xạ mạnh của SiC đặc biệt rõ ràng trong các thiết bị không gian và thiết bị điện tử năng lượng hạt nhân, nơi nó có thể chịu được nhiễu từ bức xạ bên ngoài mà không làm giảm đáng kể hiệu suất vật liệu.

B. Các chỉ số kỹ thuật chính của bề mặt 12 inch

Ưu điểm của chất nền cacbua silic 12 inch (300mm) không chỉ thể hiện ở việc tăng kích thước mà còn ở các yêu cầu kỹ thuật toàn diện, quyết định trực tiếp đến độ khó chế tạo và hiệu suất của thiết bị cuối cùng.

Cấu trúc tinh thể: SiC chủ yếu có hai cấu trúc tinh thể phổ biến—4H-SiC và 6H-SiC. 4H-SiC, với độ linh động điện tử cao hơn và độ dẫn nhiệt tuyệt vời, phù hợp hơn cho các ứng dụng tần số cao và công suất cao, trong khi 6H-SiC có mật độ khuyết tật cao hơn và hiệu suất điện tử kém hơn, thường được sử dụng cho các ứng dụng năng lượng thấp, tần số thấp. Đối với chất nền 12 inch, việc lựa chọn cấu trúc tinh thể phù hợp là rất quan trọng. 4H-SiC, có ít khuyết tật tinh thể hơn, phù hợp hơn cho các ứng dụng tần số cao, công suất cao.

Chất lượng bề mặt của chất nền: Chất lượng bề mặt của chất nền có tác động trực tiếp đến hiệu suất của thiết bị. Độ mịn bề mặt, độ nhám và mật độ khuyết tật đều cần được kiểm soát chặt chẽ. Bề mặt gồ ghề không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng tinh thể của thiết bị mà còn có thể dẫn đến hỏng thiết bị sớm. Vì vậy, việc cải thiện độ mịn bề mặt của bề mặt thông qua các công nghệ như Đánh bóng cơ học hóa học (CMP) là rất quan trọng.

Kiểm soát độ dày và tính đồng nhất: Kích thước tăng lên của chất nền 12 inch có nghĩa là yêu cầu cao hơn về độ đồng đều của độ dày và chất lượng tinh thể. Độ dày không đồng đều có thể dẫn đến ứng suất nhiệt không đồng đều, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị. Để đảm bảo chất nền 12 inch chất lượng cao, sự tăng trưởng chính xác cũng như các quy trình cắt và đánh bóng tiếp theo phải được áp dụng để đảm bảo độ dày nhất quán.

C. Kích thước và lợi thế sản xuất của chất nền 12 inch

Khi ngành công nghiệp bán dẫn hướng tới các chất nền lớn hơn, chất nền cacbua silic 12 inch mang lại những lợi thế đáng kể về hiệu quả sản xuất và hiệu quả chi phí. So với truyền thốngChất nền 6 inch và 8 inch, Chất nền 12 inch có thể cung cấp nhiều vết cắt chip hơn, làm tăng đáng kể số lượng chip được sản xuất trong mỗi lần sản xuất, do đó giảm đáng kể chi phí đơn vị chip. Ngoài ra, kích thước lớn hơn của đế 12 inch mang lại nền tảng tốt hơn để sản xuất mạch tích hợp hiệu quả, giảm các bước sản xuất lặp đi lặp lại và nâng cao hiệu quả sản xuất tổng thể.

Chất nền cacbua silic 12 inch được sản xuất như thế nào?

A. Kỹ thuật tăng trưởng tinh thể

Phương pháp thăng hoa (PVT):

Phương pháp thăng hoa (Vận chuyển hơi vật lý, PVT) là một trong những kỹ thuật tăng trưởng tinh thể cacbua silic được sử dụng phổ biến nhất, đặc biệt thích hợp để sản xuất chất nền cacbua silic cỡ lớn. Trong quá trình này, nguyên liệu thô cacbua silic thăng hoa ở nhiệt độ cao, carbon khí và silicon tái kết hợp trên chất nền nóng để phát triển thành tinh thể. Ưu điểm của phương pháp thăng hoa bao gồm độ tinh khiết vật liệu cao và chất lượng tinh thể tốt, phù hợp cho việc sản xuất các sản phẩm có nhu cầu cao.Chất nền 12 inch. Tuy nhiên, phương pháp này cũng phải đối mặt với một số thách thức như tốc độ tăng trưởng chậm và yêu cầu cao về kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và không khí.

Phương pháp CVD (Lắng đọng hơi hóa học):

Trong quy trình CVD, tiền chất dạng khí (như SiCl₄ và C₆H₆) phân hủy và lắng đọng trên chất nền để tạo thành màng ở nhiệt độ cao. So với PVT, phương pháp CVD có thể mang lại sự phát triển màng đồng đều hơn và phù hợp cho việc tích tụ vật liệu màng mỏng và chức năng hóa bề mặt. Mặc dù phương pháp CVD gặp một số khó khăn trong việc kiểm soát độ dày nhưng nó vẫn được sử dụng rộng rãi để cải thiện chất lượng tinh thể và tính đồng nhất của chất nền.

B. Kỹ thuật cắt và đánh bóng bề mặt

Cắt pha lê:

Cắt chất nền 12 inch từ các tinh thể có kích thước lớn là một kỹ thuật phức tạp. Quá trình cắt tinh thể đòi hỏi phải kiểm soát chính xác ứng suất cơ học để đảm bảo rằng chất nền không bị nứt hoặc phát triển các vết nứt nhỏ trong quá trình cắt. Để nâng cao độ chính xác khi cắt, công nghệ cắt laser thường được sử dụng, hoặc kết hợp với các dụng cụ cơ khí siêu âm, có độ chính xác cao để nâng cao chất lượng cắt.

Đánh bóng và xử lý bề mặt:

Đánh bóng cơ học hóa học (CMP) là công nghệ chủ chốt để cải thiện chất lượng bề mặt bề mặt. Quá trình này loại bỏ các khuyết tật vi mô trên bề mặt nền thông qua tác động tổng hợp của ma sát cơ học và phản ứng hóa học, đảm bảo độ mịn và phẳng. Xử lý bề mặt không chỉ cải thiện độ bóng của bề mặt mà còn làm giảm các khuyết tật bề mặt, từ đó tối ưu hóa hiệu suất của các thiết bị tiếp theo.

C. Kiểm soát khuyết tật và kiểm tra chất lượng bề mặt

Các loại khuyết tật:

Những khiếm khuyết thường gặp ởchất nền cacbua silicbao gồm trật khớp, khuyết tật mạng và vết nứt nhỏ. Những khiếm khuyết này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất điện và độ ổn định nhiệt của thiết bị. Vì vậy, điều cần thiết là phải kiểm soát chặt chẽ sự xuất hiện của các khuyết tật này trong quá trình phát triển, cắt và đánh bóng chất nền. Sự sai lệch và khuyết tật mạng thường bắt nguồn từ sự phát triển tinh thể không đúng cách hoặc nhiệt độ cắt quá cao.

Đánh giá chất lượng:

Để đảm bảo chất lượng bề mặt, các công nghệ như Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) thường được sử dụng để kiểm tra chất lượng bề mặt. Ngoài ra, các thử nghiệm hiệu suất điện (chẳng hạn như độ dẫn điện và độ linh động) có thể đánh giá thêm chất lượng chất nền.

Chất nền cacbua silic 12 inch được ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

A. Thiết bị điện tử công suất và bán dẫn công suất

Chất nền cacbua silic 12 inch được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị bán dẫn công suất, đặc biệt là trong MOSFET, IGBT và điốt Schottky. Những thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong quản lý năng lượng hiệu quả, nguồn điện công nghiệp, bộ chuyển đổi và xe điện. Khả năng chịu điện áp cao và đặc tính tổn thất chuyển mạch thấp của thiết bị SiC cho phép chúng cải thiện đáng kể hiệu suất chuyển đổi năng lượng, giảm tổn thất năng lượng và thúc đẩy sự phát triển của công nghệ năng lượng xanh.

B. Năng lượng mới và xe điện

Trong xe điện, chất nền cacbua silic 12 inch có thể nâng cao hiệu quả của hệ thống truyền động điện và cải thiện tốc độ cũng như phạm vi sạc pin. Do khả năng củavật liệu cacbua silicĐể xử lý hiệu quả các tín hiệu điện áp cao và tần số cao, chúng cũng không thể thiếu trong các thiết bị sạc tốc độ cao tại các trạm sạc xe điện.

C. Truyền thông 5G và Điện tử tần số cao

Chất nền cacbua silic 12 inch, với hiệu suất tần số cao tuyệt vời, được sử dụng rộng rãi trong các trạm gốc 5G và thiết bị RF tần số cao. Chúng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất truyền tín hiệu và giảm mất tín hiệu, hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao của mạng 5G.

D. Ngành năng lượng

Chất nền cacbua silic cũng có những ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực năng lượng tái tạo như bộ biến tần quang điện và sản xuất điện gió. Bằng cách cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng, các thiết bị SiC có thể giảm tổn thất năng lượng và nâng cao độ ổn định cũng như độ tin cậy của thiết bị lưới điện.

Những thách thức và điểm nghẽn của chất nền cacbua silic 12 inch là gì?

A. Chi phí sản xuất và sản xuất quy mô lớn

Chi phí sản xuất 12 inchtấm silicon cacbuavẫn ở mức cao, chủ yếu thể hiện ở nguyên vật liệu, đầu tư trang thiết bị và nghiên cứu phát triển công nghệ. Làm thế nào để vượt qua những thách thức kỹ thuật của sản xuất quy mô lớn và giảm chi phí sản xuất đơn vị là chìa khóa để thúc đẩy phổ biến công nghệ cacbua silic.

B. Khiếm khuyết của Chất nền và Tính nhất quán về Chất lượng

Mặc dù chất nền 12 inch có lợi thế về sản xuất nhưng các khiếm khuyết vẫn có thể xảy ra trong quá trình phát triển, cắt và đánh bóng tinh thể của chúng, dẫn đến chất lượng chất nền không nhất quán. Làm thế nào để giảm mật độ khuyết tật và cải thiện tính nhất quán về chất lượng thông qua các công nghệ tiên tiến là trọng tâm của nghiên cứu trong tương lai.

C. Nhu cầu cập nhật thiết bị và công nghệ

Nhu cầu về thiết bị cắt và đánh bóng có độ chính xác cao ngày càng tăng. Đồng thời, việc kiểm tra chất lượng chính xác của chất nền dựa trên các công nghệ phát hiện mới (như kính hiển vi lực nguyên tử, quét chùm tia điện tử, v.v.) là chìa khóa để nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

Tại Semicorex, chúng tôi cung cấp nhiều loạiTấm wafer chất lượng caođược thiết kế tỉ mỉ để đáp ứng các yêu cầu khắt khe của ngành bán dẫn, nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Điện thoại liên hệ: +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com