Raha ampitahaina amin'ny semiconductor herinaratra mifototra amin'ny silisiôma, SiC (silicon carbide) herinaratra semiconductor dia manana tombony lehibe amin'ny fampandehanana matetika, fahaverezana, fanaparitahana hafanana, miniaturization, sns.
Miaraka amin'ny famokarana lehibe amin'ny mpanova karbida silisiôma nataon'i Tesla, orinasa maro no nanomboka nametraka vokatra karbida silisiôma.
"Mahagaga" tokoa ny SiC, ahoana no nanaovana azy?Inona izao no fampiharana?Andao hojerena!
01 ☆ Fahaterahana SiC
Tahaka ny semiconductor herinaratra hafa, misy ny rojo indostrian'ny SiC-MOSFETny kristaly lava - substrate - epitaxy - famolavolana - famokarana - rohy fonosana.
kristaly lava
Nandritra ny rohy kristaly lava, tsy toy ny fanomanana ny fomba Tira ampiasaina amin'ny silisiôma kristaly tokana, silisiôma carbide no tena mampiasa fomba fitaterana entona ara-batana (PVT, fantatra ihany koa amin'ny hoe Lly nohatsaraina na fomba fametahana kristaly voa), fomba fiasa simika simika avo lenta (HTCVD). ) fanampin-tsakafo.
☆ dingana fototra
1. akora mivaingana karbonika;
2. Rehefa avy fanafanana, ny carbide mafy lasa entona;
3. Mifindra eny ambonin'ny kristaly voa;
4. Mitombo ny entona eny ambonin'ny krystaly voa ho lasa krystaly.
Loharano sary: "Tendro ara-teknika handrava ny karbida silisiôma mitombo PVT"
Ny asa tanana samihafa dia niteraka fatiantoka roa lehibe raha oharina amin'ny fototra silisiôna:
Voalohany, sarotra ny famokarana ary ambany ny vokatra.Ny mari-pana amin'ny entona mifototra amin'ny karbaona dia mitombo mihoatra ny 2300 ° C ary ny tsindry dia 350MPa.Ny vata maizina manontolo dia entina, ary mora ny mifangaro amin'ny loto.Ny vokatra dia ambany noho ny fototra silisiôma.Ny lehibe kokoa ny savaivony, ny ambany ny vokatra.
Ny faharoa dia ny fitomboana miadana.Ny fitantanana ny fomba PVT dia tena miadana, ny hafainganam-pandeha dia eo amin'ny 0.3-0.5mm / h, ary afaka mitombo 2cm ao anatin'ny 7 andro.Ny ambony indrindra dia tsy afaka mitombo afa-tsy 3-5cm, ary ny savaivony ny kristaly ingot ny ankamaroany 4 santimetatra sy 6 santimetatra.
Ny 72H miorina amin'ny Silicon dia afaka mitombo amin'ny haavon'ny 2-3m, miaraka amin'ny savaivony indrindra amin'ny 6 santimetatra sy ny fahafaha-mamokatra vaovao 8 santimetatra ho an'ny 12 santimetatra.Noho izany, silisiôma carbide matetika antsoina hoe kristaly ingot, ary silisiôma lasa krystaly tapa-kazo.
Carbide silisiôma kristaly ingots
substrate
Rehefa vita ny kristaly lava dia miditra amin'ny fizotran'ny famokarana ny substrate.
Taorian'ny fanapahana kendrena, fikosoham-bary (fitotoana henjana, fikosoham-bary tsara), fikosoham-bary (famoahana mekanika), fametahana ultra-precision (famoahana mekanika simika), ny substrate karbida silisiôma dia azo.
Ny substrate no tena milalaony anjara asan'ny fanohanana ara-batana, conductivity mafana sy ny conductivity.Ny fahasarotan'ny fanodinana dia ny fitaovana karbida silisiôma dia avo, crispy ary miorina amin'ny fananana simika.Noho izany, ny fomba fanodinana mifototra amin'ny silisiôma nentim-paharazana dia tsy mety amin'ny substrate carbide silisiôma.
Ny kalitaon'ny vokatry ny fanapahana dia misy fiantraikany mivantana amin'ny fahombiazan'ny fampiasana (vidiny) ny vokatra karbida silisiôma, noho izany dia ilaina ny kely, ny hatevin'ny fanamiana ary ny fanapahana ambany.
Amin'izao,4-mirefy sy 6-mirefy indrindra mampiasa multi-tsipika fanapahana fitaovana,manapaka kristaly silisiôma ho silaka manify tsy mihoatra ny 1mm ny hateviny.
Multi-line fanapahana schematic diagram
Amin'ny hoavy, miaraka amin'ny fitomboan'ny haben'ny wafers silisiôma karbonika, dia hitombo ny fitomboan'ny fitakiana ny fampiasana fitaovana, ary hampiharina tsikelikely ihany koa ny teknolojia toy ny fanetehana laser sy ny fisarahana mangatsiaka.
Tamin'ny taona 2018, nahazo ny Siltectra GmbH i Infineon, izay namolavola fomba fiasa vaovao antsoina hoe famoretana mangatsiaka.
Raha oharina amin'ny fomba nentim-paharazana multi-tariby fanapahana very ny 1/4,ny dingan'ny famoretana mangatsiaka dia very ny 1/8 amin'ny akora karbida silisiôma.
Fanitarana
Satria ny fitaovana karbida silisiôma dia tsy afaka manamboatra fitaovana herinaratra mivantana amin'ny substrate, ilaina ny fitaovana isan-karazany amin'ny sosona fanitarana.
Noho izany, rehefa vita ny famokarana ny substrate, dia misy sarimihetsika manify kristaly tokana iray mitombo eo amin'ny substrate amin'ny alàlan'ny dingana fanitarana.
Amin'izao fotoana izao, ny fomba fanodinana gazy simika (CVD) dia ampiasaina indrindra.
Design
Rehefa vita ny substrate dia miditra amin'ny dingana famolavolana vokatra.
Ho an'ny MOSFET, ny ifantohan'ny dingan'ny famolavolana dia ny famolavolana ny groove,amin'ny lafiny iray mba hisorohana ny fanitsakitsahana ny patanty(Infineon, Rohm, ST, sns., manana layout patanty), ary amin'ny lafiny iray hafa nymahafeno ny sandan'ny famokarana sy ny famokarana.
Famoronana wafer
Rehefa vita ny famolavolana ny vokatra dia miditra amin'ny dingana famokarana wafer,ary ny dingana dia mitovy amin'ny silisiôma, izay manana ireto dingana 5 manaraka ireto indrindra.
☆ Dingana 1: Atsindrona ny maska
Misy sosona ny silisiôma oxide (SiO2) sarimihetsika natao, ny photoresist dia mifono, ny photoresist lamina dia miforona amin'ny alalan'ny dingana ny homogenization, fiposahan'ny masoandro, fampandrosoana, sns, ary ny tarehimarika dia nafindra tany amin'ny oxide sarimihetsika amin'ny alalan'ny etching dingana.
☆ Dingana 2: implantation ion
Ny saron-tava silisiôma carbide saron-tava dia apetraka ao amin'ny ion implanter, izay ny aliminioma ion dia tsindrona mba hamorona P-karazana doping faritra, ary annealed mba hampavitrika ny implanted aluminium ion.
Esorina ny sarimihetsika oksizenina, ampidirina ao amin'ny faritra manokana amin'ny faritra doping karazana P ny ion nitrogen mba hamoronana faritra conductive N-karazana amin'ny tatatra sy loharano, ary ny ion nitrogen nambolena dia atambatra mba hampavitrika azy ireo.
☆ Dingana 3: Ataovy ny grid
Ataovy ny grid.Ao amin'ny faritra eo anelanelan'ny loharano sy ny tatatra, ny vavahady sosona oksizenina dia voaomana amin'ny mari-pana ambony oxidation dingana, ary ny vavahady electrode sosona dia napetraka mba hamorona ny vavahady rafitra fanaraha-maso.
☆ Dingana 4: Manao sosona passivation
Ny layer passivation dia natao.Mametraha sosona passivation misy toetra insulation tsara mba hisorohana ny fahapotehan'ny interelectrode.
☆ Dingana 5: Manaova electrodes loharano
Manaova tatatra sy loharano.Ny sosona passivation dia perforated ary ny metaly dia mipoitra mba hamorona tatatra sy loharano.
Loharano sary: Xinxi Capital
Na dia misy fahasamihafana kely eo amin'ny haavon'ny dingana sy mifototra amin'ny silisiôma aza, noho ny toetran'ny fitaovana karbida silisiôma,Ion implantation sy annealing dia mila atao ao amin'ny tontolo mafana mafana(hatramin'ny 1600 ° C), ny mari-pana ambony dia hisy fiantraikany amin'ny firafitry ny makarakara ny fitaovana, ary hisy fiantraikany amin'ny vokatra ihany koa ny fahasarotana.
Ankoatra izany, ho an'ny singa MOSFET,ny kalitaon'ny oksizenina vavahady dia misy fiantraikany mivantana amin'ny fivezivezen'ny fantsona sy ny fahamendrehan'ny vavahady, satria misy karazany roa ny silisiôma sy ny atôma karbônina ao amin'ny fitaovana karbida silisiôma.
Noho izany, ilaina ny fomba fitomboana antonony vavahady manokana ( teboka iray hafa dia ny mangarahara ny takelaka karbida silisiôma, ary sarotra amin'ny silisiôma ny fampifanarahana ny toerana eo amin'ny sehatry ny photolithography).
Rehefa vita ny fanamboarana ny wafer dia tapahana amin'ny puce miboridana ny puce tsirairay ary azo amboarina araka ny tanjona.Ny dingana mahazatra ho an'ny fitaovana discrete dia TO fonosana.
650V CoolSiC™ MOSFET ao anaty fonosana TO-247
Sary: Infineon
Ny sehatry ny fiara dia manana fahefana ambony sy fepetra fanalefahana ny hafanana, ary indraindray dia ilaina ny manangana tetezana mivantana (antsasaky ny tetezana na tetezana feno, na mivantana amin'ny diodes).
Noho izany dia matetika izy io no fonosina mivantana ao anaty modules na rafitra.Araka ny isan'ny chips ao anaty module tokana, ny endrika mahazatra dia 1 amin'ny 1 (BorgWarner), 6 amin'ny 1 (Infineon), sns., Ary ny orinasa sasany dia mampiasa rafitra parallèle-tube tokana.
Borgwarner Viper
Manohana ny fampangatsiahana rano roa sosona sy SiC-MOSFET
Infineon CoolSiC™ MOSFET modules
Tsy toy ny silicone,silisiôma carbide Modules miasa amin'ny mari-pana ambony kokoa, tokony ho 200 ° C.
Ny mari-pana solder malefaka nentim-paharazana dia ambany ny mari-pana, tsy mahafeno ny fepetra takian'ny mari-pana.Noho izany, silisiôma carbide Modules matetika mampiasa ny mari-pana ambany sintering dingana welding volafotsy.
Rehefa vita ny module, dia azo ampiharina amin'ny rafitra ampahany.
Tesla Model3 moteur controller
Ny puce miboridana dia avy amin'ny ST, fonosana novolavolain'ny tena ary rafitra fiara elektrika
☆02 sata fampiharana ny SiC?
Ao amin'ny sehatry ny fiara, ny fitaovana herinaratra no tena ampiasaina amin'nyDCDC, OBC, motera inverters, elektrika air conditioning inverters, Wireless fiampangana sy ny ampahany hafaizay mitaky AC/DC fiovam-po haingana (DCDC indrindra miasa toy ny haingana switch).
Sary: BorgWarner
Raha ampitahaina amin'ny fitaovana mifototra amin'ny silisiôma, ny fitaovana SIC dia manana avo kokoaherin'ny sahan'ny faharavan'ny avalanche(3×106V/cm),conductivity mafana kokoa(49W/mK) arymidadasika kokoa ny elanelana tarika(3.26eV).
Arakaraka ny midadasika ny elanelan'ny tarika, ny kely kokoa ny leakage ankehitriny sy ny avo kokoa ny fahombiazana.Ny tsara kokoa ny conductivity mafana, ny ambony ny ankehitriny hakitroky.Arakaraka ny matanjaka kokoa ny sahan'ny fahapotehan'ny avalanche mitsikera, dia azo hatsaraina ny fanoherana malefaka amin'ny fitaovana.
Noho izany, eo amin'ny sehatry ny on-board malefaka avo lenta, MOSFETs sy SBD voaomana amin'ny silisiôma carbide fitaovana hanoloana ny misy silisiôma mifototra amin'ny IGBT sy FRD mitambatra dia afaka manatsara ny hery sy ny fahombiazana,indrindra amin'ny toe-javatra fampiharana matetika avo lenta mba hampihenana ny fahaverezan'ny fampandehanana.
Amin'izao fotoana izao dia azo inoana fa hahatratra ny fampiharana lehibe amin'ny inverters maotera, arahin'ny OBC sy DCDC.
800V sehatra malefaka
Ao amin'ny sehatra malefaka 800V, ny tombony amin'ny matetika avo dia mahatonga ny orinasa hirona kokoa hifidy vahaolana SiC-MOSFET.Noho izany, ny ankamaroan'ny ankehitriny 800V elektronika fanaraha-maso drafitra SiC-MOSFET.
Tafiditra ao anatin'izany ny plan-level planE-GMP maoderina, GM Otenergy - saha pickup, Porsche PPE, ary Tesla EPA.Afa-tsy ireo modely amin'ny sehatra Porsche PPE izay tsy mitondra mazava tsara ny SiC-MOSFET (ny maodely voalohany dia IGBT miorina amin'ny silica), ny sehatra fiara hafa dia mampiasa tetika SiC-MOSFET.
Universal Ultra angovo sehatra
800V drafitra modely kokoa,ny marika Jiagirong Great Wall Salon, Beiqi pole Fox S HI version, fiara tsara S01 sy W01, Xiaopeng G9, BMW NK1, Changan Avita E11 nilaza fa hitondra 800V sehatra, ankoatry ny BYD, Lantu, GAC 'an, Mercedes-Benz, aotra Run, FAW Red Flag, Volkswagen koa nilaza 800V teknolojia amin'ny fikarohana.
Avy amin'ny toe-javatra misy baiko 800V azon'ny mpamatsy Tier1,BorgWarner, Wipai Technology, ZF, United Electronics, ary Huichuanrehetra nanambara baiko 800V mitondra herinaratra.
400V sehatra malefaka
Ao amin'ny sehatra malefaka 400V, ny SiC-MOSFET dia amin'ny fiheverana ny hery ambony sy ny hakitroky ny hery ary ny fahombiazany.
Toy ny maotera Tesla Model 3\Y izay efa novokarina faobe ankehitriny, ny herin'ny BYD Hanhou maotera dia eo amin'ny 200Kw (Tesla 202Kw, 194Kw, 220Kw, BYD 180Kw), NIO koa dia hampiasa vokatra SiC-MOSFET manomboka amin'ny ET7 ary ny ET5 izay hotanisaina any aoriana.Ny hery ambony indrindra dia 240Kw (ET5 210Kw).
Ho fanampin'izany, amin'ny fomba fijery mahomby, ny orinasa sasany dia mikaroka ihany koa ny fahafahan'ny vokatra SiC-MOSFET tondra-drano fanampiny.
Fotoana fandefasana: Jul-08-2023