Son zamanlarda, bir silisyum karbür şirketi çevrimiçi bir etkinlikte, 6 inçlik silisyum karbür levhaların fiyatının parça başına 20,000-30,000 yuan olduğunu ve bu levhalardan 350-700 adet otomotiv sınıfı SiC Mosfet üretilebileceğini açıkladı. Silisyum karbür cihazlarının mevcut fiyatı, silikon cihazlarının fiyatının yaklaşık 4-5 katı. Bazı kuruluşlar, silisyum karbür cihazlarının fiyatının 2025 yılında silikon cihazlarının fiyatının yaklaşık 1.5 katına kadar düşeceğini tahmin ediyor, ancak bu nasıl başarılabilir?

"Rüzgar yönünün üç buçuk nesli" başlıklı araştırmada, Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi'nin (NCSU) kısa süre önce silisyum karbür teknolojisindeki son gelişmeleri duyurduğu ve hedefin de tesadüfen şu olduğu tespit edildi:Silisyum karbürün fiyatını silisyum levhaların fiyatının sadece 1.5 katına düşürün.Raporlara göre, bu teknoloji şirketlerin silisyum karbür alanına giriş eşiğini düşürmelerine ve nihayetinde dökümhane paylaşımını ve süreç paylaşımını gerçekleştirmelerine yardımcı olabilir; böylece tescilli teknoloji süreçleri geliştirmek için zaman ve finansal kaynak harcama ihtiyacını ortadan kaldırabilir. Dahası, bu teknoloji geleneksel dökümhanelerde üretilebilir ve büyük boyutlu silisyum karbür gofret ürünleri seri olarak üretilmiştir. Piyasada halihazırda bulunan ürünler arasında 1.2 kV JBS, güç MOSFET ve JBSFET yer almaktadır.Verim oranı %90'a kadar çıkıyor..

Teknolojinin baş mucidi ve aynı zamanda IGBT'nin de mucidi olan kişi, bu teknolojilerin başarılı olması durumunda bir gün IGBT'nin yerini alabileceğini söyledi.

(Makalenin tam sürümünü almak için lütfen "Teknoloji Paylaşımı" başlığı altında özel mesaj yoluyla iletişime geçin veya "Üç Buçuk Nesil" asistanı Celia'yı ekleyin.)

   

Paylaşılan süreçler, daha büyük yonga levhaları

Hedef: Maliyeti silikon cihazların maliyetinin sadece 1.5 katı olacak şekilde ayarlamak.

SiC cihazlarının mevcut maliyeti, silikon güç cihazlarının maliyetinin yaklaşık beş katıdır. NCSU'nun seçkin profesörü Jay Baliga, "Amacımız, SiC'nin maliyetini silikon güç cihazlarının maliyetinin 1.5 katına düşürmektir" dedi. Baliga, Si IGBT'ye kıyasla daha yüksek üretim maliyetlerinin, büyük ölçekli pazar benimsemesinin önünde bir engel haline geldiğine inanıyor. Maliyetlerin yüksek kalmasının önemli nedenlerinden biri, SiC güç cihazları geliştiren şirketlerin tümünün üretim sürecine özel erişime sahip olması ve diğer şirketlerin bu alana girmesini zorlaştırmasıdır. Fabrika kapasitesi genişletilemez ve maliyetler düşürülemez. Bu amaçla, NCSU, şirketlerin silisyum karbür alanına girmesinin önündeki engelleri azaltmak ve yeniliği teşvik etmek için PRESiCETM sürecini içeren ortak bir teknoloji geliştirdi. Baliga şunları söyledi: "PRESiCETM, şirketlerin sıfırdan kendi tasarım ve üretim süreçlerini geliştirmelerine gerek kalmadığı için daha fazla şirketin SiC pazarına girmesini sağlayacak; bu da çok pahalı ve zaman alıcı bir süreç. Bu, şirketler ve kullanıcılar için iyi bir şey. Daha fazla şirket SiC güç cihazlarının üretimine katılırsa, dökümhanelerin üretimini artıracak ve maliyetleri önemli ölçüde düşürecektir." Raporlara göre, bu teknoloji Ocak 2015'te başladı ve ABD Enerji Bakanlığı PowerAmerica'dan fon aldı. 2016 yılında 18 şirket araştırma ve geliştirmeye katıldı ve şu anda üçüncü nesile ulaştı. "2015'ten beri birçok şirket, daha önce geliştirdikleri tescilli SiC güç cihazı üretim süreçlerini ABD, Teksas'taki X-Fab dökümhanesine aktardı." Bir diğer yol ise, büyük kapasiteli, büyük boyutlu wafer'larla maliyetleri düşürmek için mevcut olgun silikon cihaz dökümhanelerini kullanmaktır. Baliga, SiC güç MOSFET'lerinin işlem adımlarının çoğunun (%80'e kadar) silikon dökümhanelerinde tamamlanabileceğini söyledi. Yapılması gereken tek şey, silisyum karbür malzemeler için gerekli olan kapı oksidasyonu ve iyon implantasyon tavlaması gibi yüksek sıcaklık ekipmanlarını yükseltmektir. X-Fab gibi tescilli olmayan dökümhaneler sayesinde, “daha ​​fazla şirket üretim yapacak ve silisyum karbürün maliyeti düşecektir.” 2015 yılından bu yana PRESiCE daha da geliştirildi. Termal iyon implantasyon adımını daha homojen bir şekilde gerçekleştirmek için şirket içi ekipman kullanılarak, 6 inçlik bir wafer dökümhanesinde üretilen PRESiCE'in üçüncü nesil SiC güç cihazları başarıyla piyasaya sürüldü. Aşağıdaki resimde, PRESiCE teknolojisiyle üretilen 1.2 kV nominal gerilime sahip yüksek verimli JBS diyotları, güç MOSFET'leri ve JBSFET'ler gösterilmektedir.

Şekil 1. Üçüncü nesil PRESiCE teknolojisi kullanılarak üretilen üç tip SiC güç cihazı.

Raporlara göre, PRESiCETM teknolojisinin ana özelliklerinden biri 10 maskeleme işleminin kullanılmasıdır. Aşağıdaki resme bakın↓↓↓↓

Şekil 2. SiC güç MOSFET'lerinin üretimi için PRESiCE teknolojisi işlem akışı.

Süreç tanımlama sonuçları:

Verim %90'ı aşıyor.

Üçüncü nesil PRESiCETM proses teknolojisinin başarılarını belirlemek amacıyla, dökümhane X-Fab, aynı proses adımlarını kullanarak sürekli olarak üç parti ürün üretti. Ölçülen verilere göre, üçüncü nesil PRESiCETM teknolojisi kullanılarak üretilen JBS doğrultucuların verim oranının %90'ı aştığı ve JBS diyotlarının kaçak akımının endüstri standardı olan 100 µA'dan çok daha düşük olduğu tespit edildi. JBS diyotlarının açık durum gerilim düşümü yaklaşık 2 V'tur. Silikon tabanlı IGBT'ler ve SiC güç MOSFET'leri gibi, anti-paralel diyot olarak kullanıma uygundurlar. PRESiCETM ile üretilen silisyum karbür güç MOSFET'lerinin ölçüm verileri, cihazların %90'ının maksimum açık direncinin tipik değerin 1.3 katından az olduğunu, verimin %90'ı aştığını ve eşik gerilimlerinin de veri sayfası gereksinimlerinin +/- %30'u içinde olduğunu göstermektedir.

Şekil 3. 1000V ters polarizasyonda SiC JBS doğrultucu devresinin ölçülen kaçak akımı: plaka içi ve parti içi plakalar arası varyasyon.

Şekil 4. 1000V ters polarizasyonda SiC JBS doğrultucunun ölçülen kaçak akımı: kaçak akımında parti bazında değişim.

Şekil 5. Gen-3 PRESiCETM teknolojisi kullanılarak üretilen SiC güç JBSFET'i: kaçak akımda parti bazında varyasyon.

Yasal Uyarı: Bu makale, fikri mülkiyet haklarının korunmasını destekleyen "Üçüncü Nesil Yarı İletken Trendi"nden yeniden yayınlanmıştır. Yeniden yayınlarken lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir telif hakkı ihlali durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.

Şirket telefon numarası: +86-0755-83044319
Faks: +86-0755-83975897
E-posta: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Yönetici Li

QQ: 332496225 Yönetici Qiu

Adres: Shenzhen, Longhua Yeni Bölgesi, Minzhi Caddesi No. 1079, Zhantao Teknoloji Binası, C Binası, Oda 809