ГИМ
Технологический процесс изготовления силовых устройств на основе карбида кремния
1. Подготовка основания
Основная цель: Получение высокой чистоты, низкодефектные монокристаллические подложки из SiC.
Рост кристаллов: Порошок SiC сублимируется и осаждается на кристалле затравки с помощью физического переноса пара (ПВТ) метод в >2000°С, формирование слитка SiC.
Обработка пластин:
Режущий: Алмазные канатные пилы нарезают слиток на пластины (толщина ≤1 мм) с уменьшением краевых трещин с помощью лазерных технологий 34.
Полировка: Химико-механическая полировка (СМР) Достигает шероховатости поверхности <0.5Нм.
2. Эпитаксиальный рост
Основная цель: Нанесение высококачественных эпитаксиальных слоев SiC (например., Смещение слоев N-типа).
Химическое осаждение из газовой фазы (ССЗ):
Реагентов: SiH₄ и C₃H₈ при 1500–1700°C, с легированием in-situ (N или Al) для равномерной концентрации носителей.
Контроль дефектов: Фотолюминесценция (ПЛ) или рентгеновская дифракция (Дифрактометр) Определяет плотность дислокаций (<1×10³ см⁻²).
3. Изготовление устройств
Основная цель: Формирование функциональных структур (например., Затворы MOSFET, Соединения PN).
Образование оксидного слоя:
Сухое термическое окисление (1200–1300°С) или атомно-слоевое осаждение (АПП) создает диэлектрические слои затвора SiO₂/Al₂O₃ (Ловушки интерфейса <1×10¹¹ см⁻²·эВ⁻¹).
Литография & Ионная имплантация:
Фотолитография: Воздействие ультрафиолета определяет шаблоны с шириной линии ≤0,5 мкм, адаптирован под твердость SiC с помощью специализированного оборудования.
Ионная имплантация: Аль (Дырочный) или N (N-тип) Ионы имплантируются и активируются с помощью высокотемпературного отжига (>1600°С).
Металлизация & Офорт:
Напыление электродов: Электронно-лучевое испарение слоев Ti/Al/Ni (200–500 нм) Для источника, водосток, и контакты выходов на посадку.
Офорт Меса: Реактивное ионное травление (РИЭ) Изолирует устройства с глубиной травления 3–5 мкм.
4. Упаковка & Тестирование
Основная цель: Обеспечение надежности и производительности в условиях высокого напряжения и высоких температур.
Крепление матрицы:
Спекание серебра связывает стружку с подложками при температуре 250°C и 20 МПа (Прочность на сдвиг >30Мпа).
Сборка модуля:
Проволочное соединение: Провода Au или Al соединяют электроды.
Инкапсуляция: Термостойкие материалы (например., силиконовый гель) защита от термических нагрузок.
Электрические испытания:
Статические параметры: Напряжение пробоя (Vbr ≥1700 В), Сопротивление при включении (Рдс(на) <50мОм).
Динамические параметры: Двухимпульсное тестирование позволяет оценить коммутационные потери (Эосс <10μДж).
Ключевые технологические инновации
Устранение дефектов основания: Лазерная резка снижает выкрашивание кромок.
Эпитаксиальная однородность: Легирование in-situ оптимизирует градиенты концентрации носителей.
Усовершенствованная упаковка: Наносеребряная паста заменяет припой для работы при температуре 250°C.
В этом процессе интегрированы последние достижения промышленности и научных кругов, разработан для применения в высоковольтных электромобилях и возобновляемых источниках энергии.
