آفاق تطبيق ركائز كربيد السيليكون مقاس 12 بوصة

ما هي خصائص المواد والمتطلبات الفنية لشاشة مقاس 12 بوصة؟ركائز كربيد السيليكون?

أ. الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية لكربيد السيليكون

واحدة من أبرز ميزات كربيد السيليكون هي عرض فجوة النطاق الواسعة، حوالي 3.26 فولت لـ 4H-SiC أو 3.02 فولت لـ 6H-SiC، وهو أعلى بكثير من 1.1 فولت للسيليكون. تتيح فجوة النطاق الواسعة هذه لـ SiC العمل تحت قوى مجال كهربائي عالية للغاية وتحمل حرارة كبيرة دون انهيار حراري أو انهيار، مما يجعلها المادة المفضلة للأجهزة الإلكترونية في البيئات ذات الجهد العالي ودرجة الحرارة العالية.

المجال الكهربائي عالي الانهيار: المجال الكهربائي عالي الانهيار لـ SiC (حوالي 10 أضعاف السيليكون) يمكّنه من العمل بثبات تحت الجهد العالي، مما يحقق كثافة طاقة عالية وكفاءة في أنظمة الطاقة الإلكترونية، خاصة في السيارات الكهربائية ومحولات الطاقة والصناعة إمدادات الطاقة.

مقاومة درجات الحرارة العالية: إن الموصلية الحرارية العالية لـ SiC وقدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية (حتى 600 درجة مئوية أو أعلى) تجعلها خيارًا مثاليًا للأجهزة المطلوبة للعمل في البيئات القاسية، خاصة في صناعات السيارات والفضاء.

أداء عالي التردد: على الرغم من أن حركة الإلكترون في SiC أقل من السيليكون، إلا أنها لا تزال كافية لدعم التطبيقات عالية التردد. لذلك، يلعب SiC دورًا حاسمًا في المجالات عالية التردد مثل الاتصالات اللاسلكية والرادار ومضخمات الطاقة عالية التردد.

مقاومة الإشعاع: تتجلى مقاومة الإشعاع القوية لـ SiC بشكل خاص في الأجهزة الفضائية وإلكترونيات الطاقة النووية، حيث يمكنها تحمل التداخل الناتج عن الإشعاع الخارجي دون تدهور كبير في أداء المواد.

ب. المؤشرات الفنية الرئيسية للركائز مقاس 12 بوصة

لا تنعكس مزايا ركائز كربيد السيليكون مقاس 12 بوصة (300 مم) في الزيادة في الحجم فحسب، بل أيضًا في متطلباتها الفنية الشاملة، والتي تحدد بشكل مباشر صعوبة التصنيع وأداء الأجهزة النهائية.

الهيكل البلوري: يحتوي SiC بشكل أساسي على بنيتين بلوريتين شائعتين -4H-SiC و6H-SiC. 4H-كربيد، مع حركته الإلكترونية العالية والتوصيل الحراري الممتاز، هو أكثر ملاءمة للتطبيقات عالية التردد والطاقة العالية، في حين أن 6H-SiC لديه كثافة عيب أعلى وأداء إلكتروني ضعيف، يستخدم عادةً للتطبيقات منخفضة الطاقة ومنخفضة التردد. بالنسبة للركائز مقاس 12 بوصة، يعد اختيار البنية البلورية المناسبة أمرًا بالغ الأهمية. يعتبر 4H-SiC، مع عدد أقل من العيوب البلورية، أكثر ملاءمة للتطبيقات عالية التردد وعالية الطاقة.

جودة سطح الركيزة: جودة سطح الركيزة لها تأثير مباشر على أداء الجهاز. يجب التحكم بشكل صارم في نعومة السطح وخشونته وكثافة العيوب. لا يؤثر السطح الخشن على الجودة البلورية للجهاز فحسب، بل يمكن أن يؤدي أيضًا إلى فشل مبكر في الجهاز. لذلك، يعد تحسين نعومة سطح الركيزة من خلال تقنيات مثل التلميع الميكانيكي الكيميائي (CMP) أمرًا بالغ الأهمية.

التحكم في السُمك والاتساق: الحجم المتزايد للركائز مقاس 12 بوصة يعني متطلبات أعلى لتوحيد السُمك وجودة الكريستال. يمكن أن يؤدي السُمك غير المتناسق إلى إجهاد حراري غير متساوٍ، مما يؤثر على أداء الجهاز وموثوقيته. لضمان ركائز عالية الجودة مقاس 12 بوصة، يجب استخدام النمو الدقيق وعمليات القطع والتلميع اللاحقة لضمان اتساق السُمك.

ج. مزايا الحجم والإنتاج للركائز مقاس 12 بوصة

مع تحرك صناعة أشباه الموصلات نحو ركائز أكبر، توفر ركائز كربيد السيليكون مقاس 12 بوصة مزايا كبيرة في كفاءة الإنتاج وفعالية التكلفة. بالمقارنة مع التقليديةركائز 6 بوصة و 8 بوصة، يمكن أن توفر الركائز مقاس 12 بوصة المزيد من قطع الرقائق، مما يزيد بشكل كبير من عدد الرقائق المنتجة لكل عملية إنتاج، وبالتالي تقليل تكلفة شريحة الوحدة بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، يوفر الحجم الأكبر للركائز مقاس 12 بوصة منصة أفضل للإنتاج الفعال للدوائر المتكاملة، مما يقلل من خطوات الإنتاج المتكررة ويحسن كفاءة الإنتاج بشكل عام.

كيف يتم تصنيع ركائز كربيد السيليكون مقاس 12 بوصة؟

أ. تقنيات النمو البلوري

طريقة التسامي (PVT):

تعد طريقة التسامي (نقل البخار المادي، PVT) واحدة من أكثر تقنيات نمو بلورات كربيد السيليكون استخدامًا، وهي مناسبة بشكل خاص لإنتاج ركائز كربيد السيليكون كبيرة الحجم. في هذه العملية، تتسامى المواد الخام من كربيد السيليكون عند درجات حرارة عالية، ويتحد الكربون الغازي والسيليكون مرة أخرى على الركيزة الساخنة لتنمو إلى بلورات. تشمل مزايا طريقة التسامي نقاء المواد العالي وجودة الكريستال الجيدة، ومناسبة لإنتاج الطلب العاليركائز 12 بوصة. ومع ذلك، تواجه هذه الطريقة أيضًا بعض التحديات، مثل معدلات النمو البطيئة والمتطلبات العالية للتحكم الصارم في درجة الحرارة والغلاف الجوي.

طريقة الأمراض القلبية الوعائية (ترسيب البخار الكيميائي):

في عملية الأمراض القلبية الوعائية، تتحلل المواد الأولية الغازية (مثل SiCl₄ وC₆H₆) وتترسب على الركيزة لتكوين طبقة عند درجات حرارة عالية. بالمقارنة مع PVT، يمكن أن توفر طريقة CVD نموًا أكثر اتساقًا للفيلم وهي مناسبة لتراكم مواد الأغشية الرقيقة وتفعيل السطح. على الرغم من أن طريقة CVD تواجه بعض الصعوبات في التحكم في السُمك، إلا أنها لا تزال تستخدم على نطاق واسع لتحسين جودة البلورة وتوحيد الركيزة.

ب. تقنيات قطع وتلميع الركيزة

قطع الكريستال:

يعد قطع ركائز مقاس 12 بوصة من بلورات كبيرة الحجم تقنية معقدة. تتطلب عملية القطع البلوري تحكمًا دقيقًا في الضغط الميكانيكي لضمان عدم تشقق الركيزة أو ظهور شقوق صغيرة أثناء القطع. لتحسين دقة القطع، غالبًا ما يتم استخدام تقنية القطع بالليزر، أو دمجها مع أدوات ميكانيكية بالموجات فوق الصوتية وعالية الدقة لتحسين جودة القطع.

التلميع ومعالجة الأسطح:

يعد التلميع الميكانيكي الكيميائي (CMP) تقنية أساسية لتحسين جودة سطح الركيزة. تعمل هذه العملية على إزالة العيوب الدقيقة الموجودة على سطح الركيزة من خلال العمل التآزري للاحتكاك الميكانيكي والتفاعلات الكيميائية، مما يضمن النعومة والاستواء. لا تعمل معالجة السطح على تحسين لمعان الركيزة فحسب، بل تقلل أيضًا من عيوب السطح، وبالتالي تحسين أداء الأجهزة اللاحقة.

ج. التحكم في عيوب الركيزة وفحص الجودة

أنواع العيوب:

العيوب الشائعة فيركائز كربيد السيليكونوتشمل الاضطرابات، والعيوب شعرية، والشقوق الصغيرة. يمكن أن تؤثر هذه العيوب بشكل مباشر على الأداء الكهربائي والاستقرار الحراري للأجهزة. ولذلك، فمن الضروري فرض رقابة صارمة على حدوث هذه العيوب أثناء نمو الركيزة، والقطع، والتلميع. عادة ما تنشأ الاضطرابات وعيوب الشبكة من نمو بلوري غير مناسب أو درجات حرارة القطع المفرطة.

تقييم الجودة:

لضمان جودة الركيزة، يتم استخدام تقنيات مثل المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) ومجهر القوة الذرية (AFM) بشكل شائع لفحص جودة السطح. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لاختبارات الأداء الكهربائي (مثل الموصلية والتنقل) تقييم جودة الركيزة بشكل أكبر.

في أي المجالات يتم تطبيق ركائز كربيد السيليكون مقاس 12 بوصة؟

أ. إلكترونيات الطاقة وأجهزة أشباه موصلات الطاقة

تُستخدم ركائز كربيد السيليكون مقاس 12 بوصة على نطاق واسع في أجهزة أشباه موصلات الطاقة، خاصة في MOSFETs وIGBTs وصمامات شوتكي. يتم تطبيق هذه الأجهزة على نطاق واسع في الإدارة الفعالة للطاقة، وإمدادات الطاقة الصناعية، والمحولات، والمركبات الكهربائية. إن تحمل الجهد العالي وخصائص فقدان التبديل المنخفضة لأجهزة SiC تمكنها من تحسين كفاءة تحويل الطاقة بشكل كبير، وتقليل فقدان الطاقة، وتعزيز تطوير تقنيات الطاقة الخضراء.

ب. الطاقة الجديدة والمركبات الكهربائية

في السيارات الكهربائية، يمكن لركائز كربيد السيليكون مقاس 12 بوصة أن تعزز كفاءة أنظمة القيادة الكهربائية وتحسن سرعة شحن البطارية ومداها. نظرا لقدرةمواد كربيد السيليكونللتعامل بشكل فعال مع إشارات الجهد العالي والتردد العالي، كما أنها لا غنى عنها في معدات الشحن عالية السرعة في محطات شحن السيارات الكهربائية.

ج. اتصالات الجيل الخامس والإلكترونيات عالية التردد

تُستخدم ركائز كربيد السيليكون مقاس 12 بوصة، مع أدائها الممتاز عالي التردد، على نطاق واسع في محطات قاعدة 5G وأجهزة التردد اللاسلكي عالية التردد. يمكنها تحسين كفاءة نقل الإشارة بشكل كبير وتقليل فقدان الإشارة، مما يدعم نقل البيانات عالي السرعة لشبكات 5G.

د. قطاع الطاقة

تتمتع ركائز كربيد السيليكون أيضًا بتطبيقات مهمة في مجالات الطاقة المتجددة مثل العاكسات الكهروضوئية وتوليد طاقة الرياح. من خلال تحسين كفاءة تحويل الطاقة، يمكن لأجهزة SiC تقليل فقدان الطاقة وتعزيز استقرار وموثوقية معدات شبكة الطاقة.

ما هي التحديات والاختناقات التي تواجه ركائز كربيد السيليكون مقاس 12 بوصة؟

أ. تكاليف التصنيع والإنتاج على نطاق واسع

تكلفة إنتاج 12 بوصةرقائق كربيد السيليكونولا يزال معدل النمو مرتفعا، وهو ما ينعكس بشكل رئيسي في المواد الخام، والاستثمار في المعدات، والبحث والتطوير التكنولوجي. تعد كيفية التغلب على التحديات التقنية للإنتاج على نطاق واسع وتقليل تكاليف تصنيع الوحدات أمرًا أساسيًا لتعزيز تعميم تكنولوجيا كربيد السيليكون.

ب. عيوب الركيزة واتساق الجودة

على الرغم من أن الركائز مقاس 12 بوصة تتمتع بمزايا إنتاجية، إلا أنه من الممكن أن تحدث عيوب أثناء عمليات النمو البلوري والقطع والتلميع، مما يؤدي إلى عدم تناسق جودة الركيزة. إن كيفية تقليل كثافة العيوب وتحسين اتساق الجودة من خلال التقنيات المبتكرة هي محور البحث المستقبلي.

ج. الطلب على تحديثات المعدات والتكنولوجيا

يتزايد الطلب على معدات القطع والتلميع عالية الدقة. وفي الوقت نفسه، يعد الفحص الدقيق لجودة الركائز استنادًا إلى تقنيات الكشف الجديدة (مثل الفحص المجهري للقوة الذرية، ومسح شعاع الإلكترون، وما إلى ذلك) أمرًا أساسيًا لتحسين كفاءة الإنتاج وجودة المنتج.

نحن في Semicorex نقدم مجموعة منرقائق عالية الجودةتم تصميمها بدقة لتلبية المتطلبات الصعبة لصناعة أشباه الموصلات، إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال: +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com