Carbure de siliciumSiCEst un composé de silicium (Si) avec le carbone (C), composés constitués de liaisons covalentes principalement liées, dont les unités de base sontSi-CLe tétraèdre, dontSiL'atome est situé au centre et entouré deCLes atomes.SiCToutes les structures sont construites parSi-CLes tétraèdres sont constitués de différentes manières empilées. Les structures cristallines homomorphes en carbure de silicium actuellement découvertes ont200Variété, dont la structure à six côtés4HTypeSiC(4H-SiC), a l'avantage d'un champ électrique de claquage critique élevé, d'une mobilité électronique élevée, est un excellent matériau semi - conducteur pour la fabrication de dispositifs semi - conducteurs haute tension, haute température et résistant à l'irradiation, mais également une bonne performance globale actuelle, un degré élevé de commercialisation et une technologie maturedeMatériau semi - conducteur de troisième génération, il a: (1) l'intensité du champ électrique de claquage critique est presque 10 fois supérieure à celle du matériau de silicium; (2) haute conductivité thermique, plus de 3 fois le matériau de silicium; (3) vitesse de dérive électronique saturée élevée, 2 fois supérieure à celle du matériau de silicium; (4) bonne résistance à l'irradiation et stabilité chimique; (5) comme le matériau de silicium, il est possible d'utiliser directement le processus d'oxydation thermique pour faire croître la couche isolante de silice sur la surface. Le SiC pur est incolore, le carbure de silicium à usage industriel est brun à noir en raison de la teneur en fer, etc., et la brillance arc - en - ciel sur les cristaux est due à la couche de passivation de silice produite à la surface.

Le développement des semi - conducteurs de puissance a connu le parcours de développement suivant, représenté par le germanium, le silicium et d'autres matériaux monocristallinsXXMatériaux semi - conducteurs de génération, matériaux semi - conducteurs de deuxième génération représentés par des composés tels que l'arséniure de gallium, le phosphure d'indium, etc., matériaux semi - conducteurs de troisième génération représentés par le carbure de silicium, le Nitrure de gallium.

Figure1 Le parcours de développement des matériaux semi - conducteurs

Ces dernières années, avec le développement rapide de la technologie des semi - conducteurs, la traditionSiLes performances des dispositifs de base sont proches des limites théoriques en termes de faible consommation d'énergie, d'efficacité énergétique élevée et de miniaturisation. Comparé àSiMatériau semi - conducteur de base,SiCLa capacité d'atteindre des objectifs tels que la faible consommation d'énergie, l'efficacité élevée et la miniaturisation a attiré l'attention.MOSFET SicEn raison de ses avantages d'une faible résistance de conduction, d'une bonne stabilité thermique, d'une vitesse de commutation rapide et d'une tension de blocage élevée, il est devenu l'un des dispositifs semi - conducteurs de puissance à développement rapide actuels.

Figure2 Infineon production pourde TeslaDans l'onduleurSiCLe dispositif (24unMOSFET SiCModules)

Situation actuelle du développement de l'industrie du carbure de silicium

Depuis les années 1990, les États - Unis, le Japon et l'Europe ont successivement investi beaucoup d'argent et de main - d'œuvre dans la recherche approfondie sur les matériaux et les dispositifs en carbure de silicium, ont réalisé des percées majeures dans l'amélioration des performances et la réduction du volume des dispositifs, dans ce domaine, Le pays a également investi beaucoup d'argent et de technologie, et a également obtenu de bons résultats aujourd'hui. Par exemple, le lien substrat a été fait8Pouces de substrat, le pays peut également le faire6Pouces,8Inch est également en R & D, nous et *L'écart de niveau diminue également progressivement.

Processus de production de carbure de silicium

La chaîne industrielle de semi - conducteurs de puissance de carbure de silicium contient principalement des matériaux monocristallins, des matériaux épitaxiés, des dispositifs, des modules et des applications. Parmi eux, les matériaux monocristallins sont la base de la technologie et de l'industrie des semi - conducteurs de puissance en carbure de silicium, les matériaux épitaxiés sont la clé pour réaliser la fabrication de dispositifs, les dispositifs sont le cœur de toute la chaîne industrielle, les modules sont le pont pour réaliser l'application des dispositifs, l'application est la source de puissance du développement des dispositifs semi - conducteurs de puissance en carbure de silicium et de l'industrie.

SiCMéthodes de croissance des monocristaux

1Méthode de transmission physique du gaz (PVT,Transport physique de vapeur) et

La poudre de SiC de haute pureté est placée au fond du creuset de graphite comme source de croissance, les germes sont fixés au Sommet du creuset de graphite, la chaleur de la poudre polycristalline de carbure de silicium est décomposée en atomes de si à une température élevée de plus de 2000 ℃, Si₂Molécules C et sic₂Des substances en phase gazeuse telles que des molécules qui, sous l'effet d'un gradient de température, seront transportées sur des germes de carbure de silicium à plus basse température pour former des cristaux de carbure de silicium spécifiques. En contrôlant le champ de température du PVT, le flux d'air et d'autres paramètres du processus peuvent cristalliser pour former des cristaux de SiC. Les matériaux monocristallins en carbure de silicium sont principalement de type substrat conducteur et semi - isolant. Le matériau monocristallin de carbure de silicium de haute qualité et de grande taille est le premier problème résolu par le développement de la technologie de carbure de silicium, l'augmentation continue de la taille de la plaquette, la réduction de la densité des défauts (MICROTUBES, dislocations, erreurs de couche, etc.) est sa direction de développement prioritaire.

Figure3 PVTéquipement

2Méthode de dépôt chimique en phase vapeur à haute température (HTCVD,Dépôt de vapeur chimique à haute température) et

Dans un réacteur fermé hermétiquement, maintenir une température de réaction appropriée (2000 - 2300℃) et la pression (40 kPa), à l'intérieur du four de réaction parH₂ouIlDe la ceinture porteuseSiH₄etC₂H₄. le gaz réactif se décompose à haute température pour produire du carbure de silicium et se fixe à la surface du matériau du substrat et croît constamment le long de la surface du matériau. En contrôlant les conditions telles que la taille du volume de réaction, la température de réaction, la pression et les composants gazeux, on obtient les conditions du procédé- Oui.

Réactions qui se produisent principalement dans le four:2SiH₄+ C₂H₄= 2SiC + 6H₂

Figure 4 schéma htcvd

SiCMatériaux épitaxiés

Contrairement aux procédés traditionnels de fabrication de dispositifs de puissance en silicium, les dispositifs de puissance en carbure de silicium doivent faire croître en outre un matériau épitaxié de haute qualité sur un substrat monocristallin de type conducteur et fabriquer divers types de dispositifs sur une couche épitaxiée. La principale technique d'épitaxie est le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), un matériau épitaxié en carbure de silicium d'une certaine épaisseur et dopé est réalisé par croissance d'un flux de marches. Côté industrialisation, notre pays20 μmProduits en carbure de silicium épitaxiés niveaux proches * niveaux; en termes de recherche et développement, notre pays a développé100 μmLes matériaux épitaxiés épais, dans le contrôle des défauts de matériaux épitaxiés épais et d'autres aspects de la distance * niveau ont un certain écart.

Dispositifs de puissance en carbure de silicium

Dispositifs semi - conducteurs de puissance en carbure de silicium principalement avec des diodes de puissance Schottky à barrière de jonction (JBS),PiNDiodes de puissance et hybridesPiNDiodes Schottky (MPS); Transistor à effet de champ semi - conducteur à oxyde métallique (MOSFET), transistors de type bipolaire (BJT), transistors à effet de champ à jonction (Transistor à effet de champ à jonction), transistors de type bipolaire à grille isolée (IGBT), et des Thyristors à fermeture de porte (GTO), etc.

Module de puissance en carbure de silicium

Pour augmenter encore la capacité de courant des dispositifs de puissance en carbure de silicium, plusieurs puces sont généralement intégrées en parallèle par la méthode de l'encapsulation de module. Le module de puissance en carbure de silicium est d'abord issu du siliciumIGBTLa puce etSiC JBSLes produits de modules de puissance hybrides composés de puces à diodes ont été développés. Basé sur la technologie d'encapsulation et l'industrie des modules de puissance à base de silicium matures en Chine, le niveau d'industrialisation des modules de puissance en carbure de silicium en Chine suit de près le niveau *.

Figure5Schéma simplifié de la chaîne industrielle des semi - conducteurs en carbure de silicium

La technologie du Vietnam vise les besoins du marché, la recherche et le développement continus, l'amélioration de la technologie, le lancement de l'équipement de frittage avec d'excellentes performances, l'assistance au marché intérieur de l'emballage de semi - conducteurs, la fourniture de toutes sortes de fours de frittage sous atmosphère, fours de frittage sous pression à chaud, fours de frittage à plasma à décharge, fournir des solutions de traitement thermique parfaites pour le processus de frittage des entreprises d'emballage de semi - conducteurs.

La technologie de l'aoyue est une entreprise de type * qui intègre la recherche et le développement, la production et la vente de fours électriques. La société s'est concentrée sur * Les matériaux céramiques et composites, les matériaux semi - conducteurs, les matériaux de carbone et l'équipement Lithium - électricité et de nouveaux matériaux énergétiques dans quatre domaines principaux, avec une riche expérience de l'industrie et de l'expertise pour servir les clients avec dévouement et fournir des solutions industrielles complètes et intégrées.