Ang Mga Prospect ng Application ng 12-Inch Silicon Carbide Substrates

Ano ang Mga Materyal na Katangian at Teknikal na Kinakailangan ng 12-InchMga Silicon Carbide Substrate?

A. Pangunahing Pisikal at Kemikal na Katangian ng Silicon Carbide

Isa sa mga pinakakilalang feature ng Silicon Carbide ay ang malawak nitong bandgap na lapad, humigit-kumulang 3.26 eV para sa 4H-SiC o 3.02 eV para sa 6H-SiC, na mas mataas kaysa sa 1.1 eV ng silicon. Ang malawak na bandgap na ito ay nagbibigay-daan sa SiC na gumana sa ilalim ng napakataas na lakas ng electric field at makatiis ng malaking init nang walang thermal breakdown o breakdown, na ginagawa itong mas gustong materyal para sa mga electronic device sa mataas na boltahe at mataas na temperatura na kapaligiran.

High Breakdown Electric Field: Ang mataas na breakdown electric field ng SiC (mga 10 beses kaysa sa silicon) ay nagbibigay-daan dito na gumana nang matatag sa ilalim ng mataas na boltahe, na nakakamit ng mataas na density ng kuryente at kahusayan sa mga power electronic system, lalo na sa mga de-koryenteng sasakyan, power converter, at industriyal. mga suplay ng kuryente.

High-Temperature Resistance: Ang mataas na thermal conductivity ng SiC at kakayahang makatiis sa mataas na temperatura (hanggang sa 600°C o mas mataas) ay ginagawa itong perpektong pagpipilian para sa mga device na kinakailangan upang gumana sa matinding kapaligiran, partikular sa mga industriya ng automotive at aerospace.

High-Frequency Performance: Bagama't mas mababa ang electron mobility ng SiC kaysa sa silicon, sapat pa rin ito upang suportahan ang mga high-frequency na application. Samakatuwid, ang SiC ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga patlang na may mataas na dalas tulad ng wireless na komunikasyon, radar, at mga high-frequency na power amplifier.

Radiation Resistance: Ang malakas na radiation resistance ng SiC ay partikular na kitang-kita sa mga space device at nuclear energy electronics, kung saan makakayanan nito ang interference mula sa external radiation nang walang makabuluhang pagkasira ng pagganap ng materyal.

B. Mga Pangunahing Teknikal na Indicator ng 12-pulgada na Substrate

Ang mga bentahe ng 12-pulgada (300mm) na mga substrate ng silicon carbide ay hindi lamang makikita sa pagtaas ng laki kundi pati na rin sa kanilang komprehensibong teknikal na mga kinakailangan, na direktang tinutukoy ang kahirapan sa pagmamanupaktura at ang pagganap ng mga huling device.

Istraktura ng Kristal: Pangunahing may dalawang karaniwang istrukturang kristal ang SiC—4H-SiC at 6H-SiC. 4H-SiC, na may mas mataas na electron mobility at mahusay na thermal conductivity, ay mas angkop para sa high-frequency at high-power na mga application, habang ang 6H-SiC ay may mas mataas na defect density at mas mahinang electronic performance, na karaniwang ginagamit para sa low-power, low-frequency na application. Para sa 12-pulgadang substrate, ang pagpili ng naaangkop na istraktura ng kristal ay mahalaga. Ang 4H-SiC, na may mas kaunting mga depekto sa kristal, ay mas angkop para sa mga high-frequency, high-power na application.

Substrate Surface Quality: Ang kalidad ng surface ng substrate ay may direktang epekto sa performance ng device. Ang kinis ng ibabaw, pagkamagaspang, at density ng depekto ay kailangang mahigpit na kontrolin. Ang isang magaspang na ibabaw ay hindi lamang nakakaapekto sa mala-kristal na kalidad ng aparato ngunit maaari ring humantong sa maagang pagkabigo ng aparato. Samakatuwid, ang pagpapabuti ng kinis ng ibabaw ng substrate sa pamamagitan ng mga teknolohiya tulad ng Chemical Mechanical Polishing (CMP) ay napakahalaga.

Pagkontrol sa Kapal at Pagkakapareho: Ang tumaas na laki ng 12-pulgadang mga substrate ay nangangahulugan ng mas mataas na mga kinakailangan para sa pagkakapareho ng kapal at kalidad ng kristal. Ang hindi pantay na kapal ay maaaring humantong sa hindi pantay na thermal stress, na nakakaapekto sa pagganap at pagiging maaasahan ng device. Upang matiyak ang mataas na kalidad na 12-pulgada na mga substrate, ang tumpak na paglaki at kasunod na mga proseso ng pagputol at pag-polish ay dapat gamitin upang matiyak ang pagkakapare-pareho ng kapal.

C. Sukat at Mga Kalamangan sa Produksyon ng 12-pulgada na Substrate

Habang lumilipat ang industriya ng semiconductor patungo sa mas malalaking substrate, ang 12-pulgadang silicon carbide na substrate ay nag-aalok ng makabuluhang mga pakinabang sa kahusayan ng produksyon at pagiging epektibo sa gastos. Kung ikukumpara sa tradisyonal6-inch at 8-inch na substrate, Ang mga 12-inch na substrate ay maaaring magbigay ng higit pang mga chip cut, na lubhang nadaragdagan ang bilang ng mga chips na ginawa sa bawat production run, at sa gayon ay makabuluhang binabawasan ang halaga ng unit chip. Bilang karagdagan, ang mas malaking sukat ng 12-pulgada na mga substrate ay nagbibigay ng isang mas mahusay na platform para sa mahusay na produksyon ng mga integrated circuit, na binabawasan ang paulit-ulit na mga hakbang sa produksyon at pagpapabuti ng pangkalahatang kahusayan sa produksyon.

Paano Ginagawa ang 12-pulgada na Silicon Carbide Substrates?

A. Crystal Growth Techniques

Paraan ng Sublimation (PVT):

Ang Pamamaraan ng Sublimation (Physical Vapor Transport, PVT) ay isa sa mga pinakakaraniwang ginagamit na diskarte sa paglago ng kristal na silicon carbide, lalo na angkop para sa paggawa ng mga malalaking sukat na silicon carbide substrates. Sa prosesong ito, ang mga hilaw na materyales ng silicon carbide ay napakaganda sa mataas na temperatura, at ang gaseous na carbon at silikon ay muling pinagsama sa mainit na substrate upang lumaki bilang mga kristal. Ang mga bentahe ng paraan ng sublimation ay kinabibilangan ng mataas na kadalisayan ng materyal at magandang kalidad ng kristal, na angkop para sa produksyon ng mataas na demand.12-pulgada na mga substrate. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay nahaharap din sa ilang mga hamon, tulad ng mabagal na mga rate ng paglago at mataas na mga kinakailangan para sa mahigpit na kontrol ng temperatura at kapaligiran.

Paraan ng CVD (Chemical Vapor Deposition):

Sa proseso ng CVD, ang mga gas na precursor (tulad ng SiCl₄ at C₆H₆) ay nabubulok at nagdedeposito sa substrate upang bumuo ng isang pelikula sa mataas na temperatura. Kung ikukumpara sa PVT, ang paraan ng CVD ay maaaring magbigay ng higit na pare-parehong paglaki ng pelikula at angkop para sa akumulasyon ng mga manipis na materyales sa pelikula at paggana sa ibabaw. Kahit na ang pamamaraan ng CVD ay may ilang mga kahirapan sa kontrol ng kapal, malawak pa rin itong ginagamit upang mapabuti ang kalidad ng kristal at pagkakapareho ng substrate.

B. Mga Pamamaraan sa Pagputol at Pag-polish ng Substrate

Pagputol ng Crystal:

Ang pagputol ng 12-pulgadang substrate mula sa malalaking kristal ay isang kumplikadong pamamaraan. Ang proseso ng pagputol ng kristal ay nangangailangan ng tumpak na kontrol ng mekanikal na stress upang matiyak na ang substrate ay hindi pumutok o bumuo ng mga microcrack sa panahon ng pagputol. Upang mapabuti ang katumpakan ng pagputol, madalas na ginagamit ang teknolohiya ng pagputol ng laser, o pinagsama sa mga ultrasonic at high-precision na mekanikal na tool upang mapahusay ang kalidad ng pagputol.

Polishing at Surface Treatment:

Ang Chemical Mechanical Polishing (CMP) ay isang pangunahing teknolohiya para sa pagpapabuti ng kalidad ng ibabaw ng substrate. Ang prosesong ito ay nag-aalis ng mga micro-defect sa ibabaw ng substrate sa pamamagitan ng synergistic na aksyon ng mekanikal na friction at mga kemikal na reaksyon, na tinitiyak ang kinis at flatness. Ang pang-ibabaw na paggamot ay hindi lamang nagpapabuti sa glossiness ng substrate ngunit binabawasan din ang mga depekto sa ibabaw, sa gayon ay na-optimize ang pagganap ng mga kasunod na device.

C. Substrate Defect Control at Quality Inspection

Mga Uri ng Depekto:

Mga karaniwang depekto samga substrate ng silikon karbidaisama ang mga dislokasyon, mga depekto sa sala-sala, at mga microcrack. Ang mga depektong ito ay maaaring direktang makaapekto sa pagganap ng kuryente at thermal stability ng mga device. Samakatuwid, mahalagang mahigpit na kontrolin ang paglitaw ng mga depektong ito sa panahon ng paglaki ng substrate, pagputol, at pag-polish. Ang mga dislokasyon at mga depekto sa sala-sala ay karaniwang nagmumula sa hindi tamang paglaki ng kristal o labis na temperatura ng pagputol.

Pagtatasa ng Kalidad:

Upang matiyak ang kalidad ng substrate, ang mga teknolohiya tulad ng Scanning Electron Microscopy (SEM) at Atomic Force Microscopy (AFM) ay karaniwang ginagamit para sa inspeksyon ng kalidad ng ibabaw. Bilang karagdagan, ang mga pagsusuri sa pagganap ng kuryente (tulad ng conductivity at mobility) ay maaaring higit pang masuri ang kalidad ng substrate.

Sa Aling mga Field Inilapat ang 12-Inch Silicon Carbide Substrates?

A. Power Electronics at Power Semiconductor Device

Ang 12-inch na silicon carbide substrates ay malawakang ginagamit sa mga power semiconductor device, partikular sa mga MOSFET, IGBT, at Schottky diode. Ang mga device na ito ay malawakang ginagamit sa mahusay na pamamahala ng kuryente, mga pang-industriyang power supply, converter, at mga de-kuryenteng sasakyan. Ang mataas na boltahe tolerance at mababang switching loss na mga katangian ng mga SiC device ay nagbibigay-daan sa kanila na makabuluhang mapabuti ang kahusayan sa conversion ng kuryente, bawasan ang pagkawala ng enerhiya, at isulong ang pagbuo ng mga teknolohiyang berdeng enerhiya.

B. Bagong Enerhiya at Mga Sasakyang De-kuryente

Sa mga de-koryenteng sasakyan, ang 12-inch na silicon carbide substrates ay maaaring mapahusay ang kahusayan ng mga electric drive system at mapahusay ang bilis at saklaw ng pag-charge ng baterya. Dahil sa kakayahan ngmga materyales ng silikon karbidaupang epektibong pangasiwaan ang mga signal ng mataas na boltahe at mataas na dalas, kailangan din ang mga ito sa mga kagamitan sa high-speed charging sa mga istasyon ng pagcha-charge ng de-kuryenteng sasakyan.

C. 5G Communications at High-Frequency Electronics

Ang 12-inch na silicon carbide substrates, na may mahusay na high-frequency performance, ay malawakang ginagamit sa 5G base station at high-frequency RF device. Mapapabuti nila nang malaki ang kahusayan sa paghahatid ng signal at bawasan ang pagkawala ng signal, na sumusuporta sa mataas na bilis ng paghahatid ng data ng mga 5G network.

D. Sektor ng Enerhiya

Ang mga substrate ng Silicon carbide ay mayroon ding mahahalagang aplikasyon sa mga nababagong larangan ng enerhiya tulad ng mga photovoltaic inverters at wind power generation. Sa pamamagitan ng pagpapabuti ng kahusayan sa conversion ng enerhiya, ang mga SiC device ay maaaring mabawasan ang pagkawala ng enerhiya at mapahusay ang katatagan at pagiging maaasahan ng power grid equipment.

Ano ang mga Hamon at Bottleneck ng 12-Inch Silicon Carbide Substrates?

A. Mga Gastos sa Paggawa at Malaking Produksyon

Ang gastos ng produksyon ng 12-pulgadamga wafer ng silicon carbidenananatiling mataas, higit sa lahat ay makikita sa mga hilaw na materyales, pamumuhunan sa kagamitan, at pananaliksik at pagpapaunlad ng teknolohiya. Kung paano malalampasan ang mga teknikal na hamon ng malakihang produksyon at bawasan ang mga gastos sa pagmamanupaktura ng unit ay susi sa pagtataguyod ng pagpapasikat ng teknolohiyang silicon carbide.

B. Mga Depekto sa Substrate at Pagkakatugma ng Kalidad

Bagama't may mga pakinabang sa produksyon ang mga 12-inch na substrate, maaari pa ring magkaroon ng mga depekto sa panahon ng kanilang paglaki ng kristal, pagputol, at proseso ng pag-polish, na humahantong sa hindi pare-parehong kalidad ng substrate. Kung paano bawasan ang density ng depekto at pagbutihin ang pagkakapare-pareho ng kalidad sa pamamagitan ng mga makabagong teknolohiya ay isang pokus ng pananaliksik sa hinaharap.

C. Demand para sa Mga Update sa Kagamitan at Teknolohiya

Ang pangangailangan para sa high-precision cutting at polishing equipment ay tumataas. Kasabay nito, ang tumpak na inspeksyon ng kalidad ng mga substrate batay sa mga bagong teknolohiya sa pagtuklas (tulad ng atomic force microscopy, pag-scan ng electron beam, atbp.) ay susi sa pagpapabuti ng kahusayan sa produksyon at kalidad ng produkto.

Kami sa Semicorex ay nagbibigay ng hanay ngMataas na kalidad na mga Wafermeticulously engineered upang matugunan ang hinihingi na kinakailangan ng industriya ng semiconductor, kung mayroon kang anumang mga katanungan o kailangan ng karagdagang mga detalye, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin.

Makipag-ugnayan sa telepono: +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com