हाल ही में, एक सिलिकॉन कार्बाइड कंपनी ने एक ऑनलाइन कार्यक्रम में खुलासा किया कि 6 इंच के सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्स की कीमत 20,000-30,000 युआन प्रति पीस है, जिससे 350-700 ऑटोमोटिव-ग्रेड SiC मॉसफेट बनाए जा सकते हैं। सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों की वर्तमान कीमत सिलिकॉन उपकरणों की तुलना में लगभग 4-5 गुना अधिक है। कुछ संगठनों का अनुमान है कि 2025 तक सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणों की कीमत सिलिकॉन उपकरणों की तुलना में लगभग 1.5 गुना तक कम हो जाएगी, लेकिन यह कैसे संभव होगा?

"पवन दिशा की साढ़े तीन पीढ़ियों" के अध्ययन में पाया गया कि कुछ समय पहले ही, नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी (NCSU) ने सिलिकॉन कार्बाइड प्रौद्योगिकी में नवीनतम प्रगति की घोषणा की थी, और इसका लक्ष्य यह था कि...सिलिकॉन कार्बाइड की कीमत को सिलिकॉन वेफर्स की कीमत के मात्र 1.5 गुना तक कम करें।रिपोर्ट्स के अनुसार, यह तकनीक कंपनियों को सिलिकॉन कार्बाइड क्षेत्र में प्रवेश करने की प्रक्रिया को आसान बनाने में मदद कर सकती है, और अंततः फाउंड्री और प्रोसेस शेयरिंग को संभव बना सकती है, जिससे मालिकाना तकनीक प्रक्रियाओं को विकसित करने में लगने वाले समय और वित्तीय संसाधनों की आवश्यकता समाप्त हो जाएगी। इसके अलावा, इस तकनीक का उत्पादन पारंपरिक फाउंड्री में किया जा सकता है, और बड़े आकार के सिलिकॉन कार्बाइड वेफर उत्पादों का बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा रहा है। बाजार में पहले से मौजूद उत्पादों में 1.2kV JBS, पावर MOSFET और JBSFET शामिल हैं।उपज दर 90% तक है।.

इस तकनीक के मुख्य आविष्कारक, जो आईजीबीटी के भी आविष्कारक हैं, ने कहा कि यदि ये प्रौद्योगिकियां सफल होती हैं, तो एक दिन ये आईजीबीटी की जगह ले सकती हैं।

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साझा प्रक्रियाएं, बड़े वेफर्स

लक्ष्य: सिलिकॉन उपकरणों की लागत से केवल 1.5 गुना कम लागत।

SiC उपकरणों की वर्तमान लागत सिलिकॉन पावर उपकरणों की तुलना में लगभग पाँच गुना अधिक है। NCSU के विशिष्ट प्रोफेसर जय बालिगा ने कहा, "हमारा लक्ष्य SiC की लागत को सिलिकॉन पावर उपकरणों की लागत से डेढ़ गुना तक कम करना है।" उनका मानना ​​है कि Si IGBT की तुलना में, उच्च विनिर्माण लागत बड़े पैमाने पर बाजार में इसके उपयोग में बाधा बन गई है। लागत अधिक रहने का एक महत्वपूर्ण कारण यह है कि SiC पावर उपकरण विकसित करने वाली सभी कंपनियों के पास विनिर्माण प्रक्रिया का एकाधिकार है, जिससे अन्य कंपनियों के लिए इस क्षेत्र में प्रवेश करना मुश्किल हो जाता है। कारखाने की क्षमता का विस्तार नहीं किया जा सकता है और लागत को कम नहीं किया जा सकता है। इस उद्देश्य से, NCSU ने सिलिकॉन कार्बाइड क्षेत्र में प्रवेश करने वाली कंपनियों के लिए बाधाओं को कम करने और नवाचार को बढ़ावा देने के लिए एक साझा तकनीक, PRESiCETM प्रक्रिया विकसित की है। बालिगा ने कहा: "PRESiCETM अधिक कंपनियों को SiC बाजार में प्रवेश करने के लिए प्रोत्साहित करेगा क्योंकि उन्हें अपने स्वयं के डिजाइन और विनिर्माण प्रक्रियाओं को शुरू से विकसित करने की आवश्यकता नहीं होगी, जो बहुत महंगा और समय लेने वाला होता है। यह कंपनियों और उपयोगकर्ताओं दोनों के लिए अच्छा है। यदि अधिक कंपनियां SiC पावर उपकरणों के निर्माण में शामिल होती हैं, तो इससे फाउंड्री का उत्पादन बढ़ेगा, जिससे लागत में काफी कमी आ सकती है।" रिपोर्टों के अनुसार, यह तकनीक जनवरी 2015 में शुरू हुई और इसे अमेरिकी ऊर्जा विभाग के पावरअमेरिका से वित्त पोषण प्राप्त हुआ। 2016 में, 18 कंपनियों ने अनुसंधान और विकास में भाग लिया, और अब यह तीसरी पीढ़ी में विकसित हो चुकी है। "2015 से, कई कंपनियों ने अपनी पहले से विकसित मालिकाना SiC पावर उपकरण निर्माण प्रक्रियाओं को अमेरिका के टेक्सास स्थित X-Fab फाउंड्री में स्थानांतरित कर दिया है।" एक अन्य तरीका है मौजूदा परिपक्व सिलिकॉन उपकरण फाउंड्री का उपयोग करके बड़ी क्षमता और बड़े आकार के वेफर्स के साथ लागत को कम करना। बालिगा ने कहा कि SiC पावर MOSFETs के अधिकांश प्रक्रिया चरण (80% तक) सिलिकॉन फाउंड्री में पूरे किए जा सकते हैं। सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री के लिए आवश्यक गेट ऑक्सीडेशन और आयन इम्प्लांटेशन एनीलिंग जैसे उच्च तापमान उपकरणों को अपग्रेड करने की आवश्यकता है। X-Fab जैसी गैर-स्वामित्व वाली फाउंड्री के माध्यम से, "अधिक कंपनियां उत्पादन करेंगी और सिलिकॉन कार्बाइड की लागत कम होगी।" 2015 से, PRESiCE में और सुधार किया गया है। थर्मल आयन इम्प्लांटेशन चरण को अधिक एकरूपता से करने के लिए इन-हाउस उपकरणों का उपयोग करके, 6-इंच वेफर फाउंड्री में निर्मित PRESiCE के SiC पावर उपकरणों की तीसरी पीढ़ी को सफलतापूर्वक लॉन्च किया गया है। नीचे दी गई तस्वीर PRESiCE तकनीक द्वारा निर्मित 1.2 kV रेटेड वोल्टेज वाले उच्च-उपज वाले JBS डायोड, पावर MOSFET और JBSFET को दर्शाती है।

चित्र 1. तीसरी पीढ़ी की PRESiCE तकनीक का उपयोग करके निर्मित तीन प्रकार के SiC पावर डिवाइस।

रिपोर्ट्स के अनुसार, PRESiCETM तकनीक की प्रमुख विशेषताओं में से एक 10 मास्क प्रक्रियाओं का उपयोग है। नीचे दी गई तस्वीर देखें ↓↓↓↓

चित्र 2. SiC पावर MOSFETs के निर्माण के लिए PRESiCE प्रौद्योगिकी प्रक्रिया प्रवाह।

प्रक्रिया पहचान के परिणाम:

पैदावार 90% से अधिक है

तीसरी पीढ़ी की PRESiCETM प्रक्रिया प्रौद्योगिकी की उपलब्धियों को जानने के लिए, X-Fab फाउंड्री ने एक ही प्रक्रिया का उपयोग करते हुए लगातार तीन बैचों में उत्पाद तैयार किए। मापे गए आंकड़ों के अनुसार, यह पाया गया कि तीसरी पीढ़ी की PRESiCETM प्रौद्योगिकी का उपयोग करके निर्मित JBS रेक्टिफायर की उत्पादन दर 90% से अधिक है, और JBS डायोड का लीकेज करंट उद्योग मानक 100 µA से काफी कम है। JBS डायोड का ऑन-स्टेट वोल्टेज ड्रॉप लगभग 2 V है। सिलिकॉन-आधारित IGBT और SiC पावर MOSFET की तरह, ये एंटी-पैरेलल डायोड के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं। PRESiCETM द्वारा निर्मित सिलिकॉन कार्बाइड पावर MOSFET के मापन आंकड़ों से पता चलता है कि 90% उपकरणों का अधिकतम ऑन-रेसिस्टेंस सामान्य मान से 1.3 गुना कम है, उत्पादन दर 90% से अधिक है, और उनका थ्रेशोल्ड वोल्टेज भी डेटा शीट की आवश्यकताओं के +/- 30% के भीतर है।

चित्र 3. 1000V रिवर्स बायस पर SiC JBS रेक्टिफायर की मापी गई लीकेज धारा: वेफर के भीतर और बैच-से-वेफर भिन्नता।

चित्र 4. 1000V रिवर्स बायस पर SiC JBS रेक्टिफायर की मापी गई लीकेज धारा: लीकेज धारा में बैच-दर-बैच भिन्नता।

चित्र 5. Gen-3 PRESiCETM तकनीक का उपयोग करके निर्मित SiC पावर JBSFET: रिसाव धारा में बैच-दर-बैच भिन्नता।

अस्वीकरण: यह लेख "थर्ड जेनरेशन सेमीकंडक्टर ट्रेंड" से लिया गया है, जो बौद्धिक संपदा अधिकारों के संरक्षण का समर्थन करता है। कृपया पुनर्मुद्रण के मूल स्रोत और लेखक का उल्लेख करें। यदि कोई उल्लंघन होता है, तो कृपया इसे हटाने के लिए हमसे संपर्क करें।

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