высокое поле пробоя и высокая теплопроводность sic в сочетании с высоким рабочим соединением температуры теоретически позволяют получать чрезвычайно мощные плотности и эффективность в sic устройства. высокое поле пробоя sic относительно кремния обеспечивает область блокирующего напряжения силовое устройство должно быть примерно 10 × тоньше и 10 × более тяжелым допированным, что позволяет примерно в 100 раз полезное снижение сопротивления блокирующей области при одинаковом номинале напряжения. значительная энергия потери во многих силовых схемах силовых цепей, в частности, двигатель с жестким переключением и мощность схемы преобразования, возникают из-за потери энергии полупроводникового переключения. в то время как физика потери на переключение полупроводниковых приборов подробно обсуждаются в другом месте, переключение потерь энергии часто является функцией времени выключения полупроводникового коммутационного устройства, которое обычно определяется как временной интервал между применением смещения выключения и временем, когда устройство фактически отключает большинство от текущего потока. в общем, чем быстрее отключается устройство, тем меньше его потери энергии в коммутируемой энергия преобразование схема. для причин топологии устройства, рассмотренных в ссылках 3,8 и 19-21, sic's высокое поле пробоя и широкая запрет энергии позволяют значительно быстрее переключать мощность, чем это возможно в устройствах с силовым переключением с силовым напряжением с номинальным напряжением. тот факт, что высоковольтная работа достигается с гораздо более тонкими областями блокировки с использованием sic, что позволяет значительно быстрее переключать (для сопоставимых номинальное напряжение) как в однополярных, так и в биполярных силовых устройствах. поэтому силовая мощность преобразователи могли работать на более высоких частотах переключения с гораздо большей эффективностью (т. е. меньше переключения потери энергии). более высокая частота переключения в силовых преобразователях весьма желательна, поскольку позволяет использовать меньшие конденсаторы, индукторы и трансформаторы, что, в свою очередь, может значительно снизить общий размер конвертера, вес и стоимость. в то время как меньшая сопротивляемость sic и более быстрое переключение помогают минимизировать потери энергии и выработку тепла, Более высокая теплопроводность sic обеспечивает более эффективное удаление отработанной тепловой энергии от активной устройство. потому что эффективность излучения тепловой энергии значительно возрастает с увеличением разности температур Способность sic к работе при высоких температурах соединения позволяет использовать между устройством и охлаждающей средой гораздо более эффективное охлаждение, чтобы иметь место теплоотводы и другое аппаратное охлаждение (т. е. вентилятор охлаждение, жидкостное охлаждение, кондиционирование воздуха, радиаторы тепла и т. д.), как правило, необходимы для хранения мощных устройств от перегрева может быть сделано намного меньше или даже...
неохлаждаемая работа высокотемпературной и мощной силовой электроники позволила бы революционным усовершенствования аэрокосмических систем. замена гидравлического управления и вспомогательных силовых агрегатов распределенные «умные» электромеханические средства управления, способные к суровым условиям окружающей среды, экономия веса самолета, сокращение технического обслуживания, снижение загрязнения, повышение топливной эффективности и увеличение эксплуатационная надежность. сильные мощные полупроводниковые переключатели также позволят повысить эффективность управление электроэнергией и контроль. повышение производительности от электронной электроники может государственная энергетическая сеть для обеспечения повышенного спроса на потребительскую электроэнергию без создания дополнительных а также улучшить качество и надежность работы с помощью «умного» управления питанием. более эффективные электроприводы, обеспечиваемые sic, также принесут пользу промышленному производству системы, а также транспортные системы, такие как дизель-электрические локомотивы, электрический массовый транзит систем, атомных кораблей и электрических автомобилей и автобусов. из приведенных выше обсуждений должно быть очевидно, что сильные мощные и высокотемпературные твердые тела электроника обещает огромные преимущества, которые могут значительно повлиять на транспортные системы и использование энергии в глобальном масштабе. путем улучшения способа распределения и использования электроэнергии, улучшая электромобили, чтобы они стали более жизнеспособными заменами для двигателя внутреннего сгорания транспортных средств, а также повышения эффективности использования топлива и сокращения загрязнения остающихся двигателей сжигания топлива и генерирующие установки, sic electronics обещают потенциал для улучшения повседневной жизни всех граждан Планета земля....
на момент написания этой статьи большая часть выдающихся теоретических обещаний sic electronics, выделенных в предыдущий раздел в значительной степени остался нереализованным. краткий исторический экзамен быстро показывает, что серьезные недостатки в технологии изготовления и качества полупроводникового материала значительно затруднили разработка электронной полупроводниковой электроники. с простой точки зрения, sic electronics развитие очень сильно следовало общему правилу, что твердотельное электронное устройство может только так же хороши, как полупроводниковый материал, из которого он изготовлен.
воспроизводимые пластины с разумной согласованностью, размером, качеством и доступностью являются предпосылкой для коммерческое массовое производство полупроводниковой электроники. многие полупроводниковые материалы могут быть расплавлены и воспроизводимо перекристаллизовывают в крупные монокристаллы с помощью затравочного кристалла, например, в czochralski метод, используемый в производстве почти всех кремниевых пластин, что позволяет достаточно большой вафли для массового производства. однако, поскольку sic-сублимы вместо плавления при разумно достижимых давления, sic не могут быть выращены обычными методами роста расплава. до 1980 г. экспериментальные электронные электронные устройства были ограничены небольшими (обычно ~ 1), пластинчатыми кристаллическими пластинками неправильной формы выращенный как побочный продукт процесса ацетона для производства промышленных абразивов (например, наждачной бумаги) или личным процессом. в лексическом процессе, sic сублимируется из поликристаллического порошка sic при температуры около 2500 ° c случайным образом конденсируются на стенках полости, образующих малые, шестиугольные образные тромбоциты. в то время как эти маленькие, нередуцируемые кристаллы допускают некоторую основную электронную электронику исследования, они явно не подходят для массового производства полупроводников. как таковой, кремний стал доминирующий полупроводник, заправляющий революцию в полупроводниковой технологии, в то время как интерес к микроэлектронике на основе sic был ограничен.
несмотря на отсутствие sic-субстратов, потенциальные преимущества электроники sic-враждебной среды, тем не менее, привели к скромным исследовательским усилиям, направленным на получение sic в производящей форме пластины. С этой целью гетероэпитаксиальный рост монокристаллических sic-слоев поверх большой площади кремниевые субстраты были впервые проведены в 1983 году, а затем за многие годы последовали многие другие, используя различные методы роста. в основном из-за больших различий в постоянной решетки (разница в 20% между sic и si) и коэффициента теплового расширения (разность ~ 8%), гетероэпитаксия sic, использующая кремний в качестве подложки, всегда приводит к росту 3c-sic с очень высокой плотностью кристаллографических структурных дефектов, таких как дефекты штабелирования, микроотдвиги и границы доменов инверсии. в качестве субстратов для гетероэпитаксиального роста силикатных эпиляров использовались другие материалы большой площади, помимо кремния (такие как сапфир, кремний-изолятор и тик), но полученные пленки были сравнительно хорошего качества с высокой плотностью кристаллографических дефектов. наиболее перспективный подход 3c-sic-on-silicon на сегодняшний день, который достиг наименьшей плотности кристаллографических дефектов, включает использование волнообразных кремниевых субстратов. однако даже при этом очень новом подходе плотности дислокаций остаются очень высокими по сравнению с кремниевыми и объемными гексагональными sic-пластинами. в то время как некоторые ограниченные полупроводниковые электронные устройства и схемы были реализованы в 3c-sic, выращенных на кремнии, характеристики этой электроники (на момент написания этой статьи) можно суммировать как сильно ограниченные высокой плотностью кристаллографических дефектов до такой степени, что почти ни одна из оперативные выгоды, о которых говорилось в разделе 5.3, были реализованы. среди других проблем, дефекты кристалла «утечка» паразитного тока через перекрестные смещения устройств, где поток тока нежелателен. потому что чрезмерные дефекты кристалла приводят к недостаткам электрических устройств, до сих пор нет коммерческой электроники, изготовленной в 3c-sic, выращенной на крупномасштабных подложках. таким образом, 3c-sic, выращенный на кремнии, в настоящее время имеет больше потенциала в качестве механического материала в приложениях микроэлектромеханических систем (мем.) (раздел 5.6.5) вместо того, чтобы использоваться исключительно как полупроводник в традиционной твердотельной транзисторной электронике....
в конце 1970-х годов таиров и цветков установили основные принципы модифицированного процесса роста сублимационных посевов для роста 6h-sic. этот процесс, также называемый модифицированным левым процессом, стал прорывом для sic в том, что он предложил первую возможность воспроизводимого выращивания приемлемо крупных монокристаллов sic, которые можно вырезать и полировать в массовые синтетические пластины. основной процесс роста основан на нагревании поликристаллического исходного материала до ~ 2400 ° c в условиях, где он возгоняется в парообразную фазу и затем конденсируется на более холодный кристаллический затравочный кристалл. Это дает несколько цилиндрическую буле монокристаллического sic, который растет выше примерно в несколько миллиметров в час. на сегодняшний день предпочтительная ориентация роста в процессе сублимации такова, что вертикальный рост более высокой цилиндрической були продолжается вдоль \u0026 lt; 0 0 0 1 \u0026 gt; кристаллографическое направление оси c (то есть вертикальное направление на рисунке 5.1). круговые «с-оси» пластины с поверхностями, которые находятся в нормальном состоянии (то есть перпендикулярно с точностью до 10 °) до оси с, можно пилить из приблизительно цилиндрической були. после многих лет дальнейшего развития процесса роста сублимации, cree, inc., стала первой компанией, которая продала полупроводниковые пластины диаметром 2,5 см с ориентированной осью 6h-sic в 1989 году. Соответственно, подавляющее большинство разработок электронной полупроводниковой электроники и коммерциализация была проведена с 1990 года с использованием ориентированных по оси c s-ваек политипов 6h и 4h-sic. n-типа, p-типа и полуизолирующие sic-пластины различного размера (в настоящее время диаметром до 7,6 см) теперь доступны у различных производителей. следует отметить, что достижимая проводимость субстрата для пластин s-типа p-типа более чем на 10 × меньше, чем для подложек n-типа, что во многом объясняется различием между энергиями ионизации донора и акцептора допанта в sic (таблица 5.1). в последнее время также были коммерциализированы sic-вафли, выращенные с использованием газовых источников, вместо сублимации твердых источников или комбинации газовых и твердых источников. в течение последнего десятилетия также изучался рост sic-булей и вафель, ориентированных вдоль других кристаллографических направлений, таких как ориентация «a-face». в то время как эти другие ориентации на подложку имеют некоторые интересные отличия в свойствах устройства по сравнению с обычными ориентированными по оси c валами (кратко упомянутыми в разделе 5.5.5), все коммерческие электронные электронные детали, изготовленные (на момент написания), изготавливаются с использованием оси c ориентированные пластины. размер, стоимость и качество вафли очень важны для технологичности и выхода технологического процесса производства полупроводниковой микроэлектроники. по сравнению с обычными стандартами кремниевых пластин, сегодняшние 4h- и 6h-sic-пластины меньше,...
большинство электронных электронных устройств не изготавливаются непосредственно в выращиваемых сублимацией пластинах, но вместо этого изготавливаются в гораздо более качественных эпитаксиальных слоях sic, которые выращиваются поверх первоначальной сублимационной вафли. хорошо выраженные сиковые эпиляры обладают превосходными электрическими свойствами и более контролируемы и воспроизводимы, чем материал с сублимационной обработкой сублимацией. поэтому контролируемый рост высококачественных эпиляров очень важен для реализации полезной электронной электроники.
исследовано интересное разнообразие методов эпитаксиального роста sic, начиная от жидкофазной эпитаксии, молекулярно-лучевой эпитаксии и химического осаждения из паровой фазы (cvd). метод роста cvd обычно принимается как наиболее перспективный способ достижения воспроизводимости, качества и пропускной способности эпиляров, необходимых для массового производства. в простейших терминах изменения sic cvd осуществляются путем нагревания sic-субстратов в камерном «реакторе» с текущими кремниевыми и углеродсодержащими газами, которые разлагают и осаждают si и c на пластину, что позволяет эпиляру расти в скважине, упорядоченной монокристаллической моды в хорошо контролируемых условиях. обычные процессы эпитаксиального роста sic cvd осуществляются при температурах роста подложки от 1400 ° C до 1600 ° c при давлениях от 0,1 до 1 атм, что приводит к темпам роста порядка нескольких микрометров в час. более высокая температура (до 2000 ° c) sic cvd-процессы роста, некоторые из которых используют химические реакции на основе галогенидов, также используются для получения более высоких скоростей роста эпилятора в сотнях микрометров в час, которые кажутся достаточными для роста объемного объема в дополнение к очень толстым эпитаксиальным слоям, необходимым для высоковольтных устройств. несмотря на то, что высокие температуры роста значительно превышают температуры эпитаксиального роста, используемые для большинства других полупроводников, были разработаны и коммерциализированы различные конфигурации реактора с эпитаксиальным расширением sic cvd. например, в некоторых реакторах используется горизонтальный поток газа-реагента через сильную пластину, в то время как другие полагаются на вертикальный поток газов-реагентов; некоторые реакторы имеют пластины, окруженные нагретыми «горячими стенами» или «теплыми стенными» конфигурациями, в то время как другие «холодностенные» реакторы нагревают только токоприемник, находящийся непосредственно под пластиной. большинство реакторов, используемых для коммерческого производства силовой электроники, вращают образец, чтобы обеспечить высокую однородность параметров эпилятора на пластине. sic cvd, способные одновременно выращивать эпиляторы на нескольких пластинах, позволили повысить пропускную способность пластины для производства электронных электронных устройств....
Контактная информация
luna@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com 
+86-592-5601 404
