2025-01-10
12인치의 재료적 특성과 기술적 요구사항은 무엇입니까?실리콘 카바이드 기판?
A. 탄화규소의 기본 물리화학적 특성
실리콘 카바이드의 가장 눈에 띄는 특징 중 하나는 넓은 밴드갭 폭으로, 4H-SiC의 경우 약 3.26eV, 6H-SiC의 경우 3.02eV로 실리콘의 1.1eV보다 훨씬 높습니다. 이러한 넓은 밴드갭 덕분에 SiC는 극도로 높은 전계 강도에서 작동하고 열 파괴나 파손 없이 상당한 열을 견딜 수 있으므로 고전압, 고온 환경에서 전자 장치에 선호되는 소재입니다.
높은 항복 전기장: SiC의 높은 항복 전기장은(실리콘의 약 10배) 고전압 하에서 안정적으로 작동할 수 있게 하여 전력 전자 시스템, 특히 전기 자동차, 전력 변환기 및 산업 분야에서 높은 전력 밀도와 효율성을 달성합니다. 전원 공급 장치.
고온 저항: SiC의 높은 열 전도성과 고온(최대 600°C 이상)을 견딜 수 있는 능력은 특히 자동차 및 항공우주 산업과 같은 극한 환경에서 작동하는 데 필요한 장치에 이상적인 선택입니다.
고주파 성능: SiC의 전자 이동도는 실리콘보다 낮지만 여전히 고주파 애플리케이션을 지원하기에 충분합니다. 따라서 SiC는 무선 통신, 레이더, 고주파 전력 증폭기 등 고주파 분야에서 중요한 역할을 합니다.
방사선 저항: SiC의 강력한 방사선 저항은 재료 성능을 크게 저하시키지 않고 외부 방사선의 간섭을 견딜 수 있는 우주 장치 및 원자력 전자 장치에서 특히 두드러집니다.
B. 12인치 기판의 주요 기술 지표
12인치(300mm) 탄화규소 기판의 장점은 크기 증가뿐 아니라 제조 난이도와 최종 장치의 성능을 직접적으로 결정하는 포괄적인 기술 요구 사항에도 반영됩니다.
결정 구조: SiC에는 주로 두 가지 일반적인 결정 구조가 있습니다.4H-SiC 및 6H-SiC. 4H-SiC, 더 높은 전자 이동도와 우수한 열 전도성을 갖춘 6H-SiC는 고주파 및 고전력 애플리케이션에 더 적합한 반면, 6H-SiC는 일반적으로 저전력, 저주파 애플리케이션에 사용되는 결함 밀도가 더 높고 전자 성능이 떨어집니다. 12인치 기판의 경우 적절한 결정 구조를 선택하는 것이 중요합니다. 결정 결함이 적은 4H-SiC는 고주파, 고전력 애플리케이션에 더 적합합니다.
기판 표면 품질: 기판의 표면 품질은 장치 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 표면 매끄러움, 거칠기 및 결함 밀도는 모두 엄격하게 제어되어야 합니다. 거친 표면은 장치의 결정질 품질에 영향을 미칠 뿐만 아니라 조기 장치 고장으로 이어질 수도 있습니다. 따라서 CMP(Chemical Mechanical Polishing)와 같은 기술을 통해 기판의 표면 평활도를 향상시키는 것이 중요합니다.
두께 및 균일성 제어: 12인치 기판의 크기가 증가하면 두께 균일성과 결정 품질에 대한 요구 사항이 높아집니다. 두께가 일정하지 않으면 열 응력이 고르지 않아 장치의 성능과 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다. 고품질의 12인치 기판을 보장하려면 정확한 성장과 그에 따른 절단 및 연마 공정을 통해 두께 일관성을 보장해야 합니다.
다. 12인치 기판의 크기 및 생산상의 장점
반도체 산업이 더 큰 기판으로 이동함에 따라 12인치 실리콘 카바이드 기판은 생산 효율성과 비용 효율성 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 기존에 비해6인치 및 8인치 기판, 12인치 기판은 더 많은 칩 컷을 제공할 수 있어 생산 실행당 생산되는 칩 수를 크게 늘려 단위 칩 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 또한, 12인치 기판의 더 큰 크기는 집적 회로의 효율적인 생산을 위한 더 나은 플랫폼을 제공하여 반복적인 생산 단계를 줄이고 전반적인 생산 효율성을 향상시킵니다.
12인치 실리콘 카바이드 기판은 어떻게 제조되나요?
A. 결정 성장 기술
승화 방법(PVT):
승화법(물리적 증기 수송, PVT)은 가장 일반적으로 사용되는 탄화규소 결정 성장 기술 중 하나이며, 특히 대형 탄화규소 기판 생산에 적합합니다. 이 공정에서는 탄화규소 원료가 고온에서 승화하고, 기체 상태의 탄소와 규소가 뜨거운 기판 위에서 재결합하여 결정으로 성장합니다. 승화법의 장점은 높은 재료 순도와 우수한 결정 품질을 포함하며 수요가 많은 제품 생산에 적합합니다.12인치 기판. 그러나 이 방법은 또한 느린 성장 속도와 온도 및 대기의 엄격한 제어에 대한 높은 요구 사항과 같은 몇 가지 과제에 직면해 있습니다.
CVD 방법(화학 기상 증착):
CVD 공정에서는 기체 전구체(예: SiCl₄ 및 C₆H₆)가 분해되어 기판에 증착되어 고온에서 막을 형성합니다. PVT에 비해 CVD 방법은 보다 균일한 성막을 제공할 수 있으며, 박막 소재의 축적 및 표면 기능화에 적합합니다. CVD 방법은 두께 조절에 다소 어려움이 있지만 결정 품질과 기판 균일성을 향상시키기 위해 여전히 널리 사용되고 있다.
B. 기판 절단 및 연마 기술
크리스탈 커팅:
대형 크리스탈에서 12인치 기판을 절단하는 것은 복잡한 기술입니다. 크리스탈 절단 공정에서는 절단 중에 기판에 균열이 생기거나 미세 균열이 발생하지 않도록 기계적 응력을 정밀하게 제어해야 합니다. 절단 정확도를 높이기 위해 레이저 절단 기술을 사용하거나 초음파 및 고정밀 기계 도구와 결합하여 절단 품질을 향상시키는 경우가 많습니다.
연마 및 표면 처리:
CMP(Chemical Mechanical Polishing)는 기판 표면 품질을 향상시키는 핵심 기술입니다. 기계적 마찰과 화학반응의 시너지 작용을 통해 기판 표면의 미세결함을 제거하여 평활도와 평탄도를 확보하는 공정입니다. 표면 처리는 기판의 광택을 향상시킬 뿐만 아니라 표면 결함을 줄여 후속 장치의 성능을 최적화합니다.
C. 기판 결함 관리 및 품질 검사
결함 유형:
일반적인 결함실리콘 카바이드 기판전위, 격자 결함 및 미세 균열이 포함됩니다. 이러한 결함은 장치의 전기적 성능과 열 안정성에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 기판 성장, 절단, 연마 과정에서 이러한 결함의 발생을 엄격하게 제어하는 것이 필수적입니다. 전위와 격자 결함은 일반적으로 부적절한 결정 성장이나 과도한 절삭 온도로 인해 발생합니다.
품질 평가:
기판 품질을 보장하기 위해 SEM(주사형 전자 현미경) 및 AFM(원자력 현미경)과 같은 기술이 표면 품질 검사에 일반적으로 사용됩니다. 또한 전기 성능 테스트(예: 전도성 및 이동성)를 통해 기판 품질을 추가로 평가할 수 있습니다.
12인치 실리콘카바이드 기판은 어떤 분야에 적용되나요?
A. 전력 전자 장치 및 전력 반도체 장치
12인치 실리콘 카바이드 기판은 전력 반도체 장치, 특히 MOSFET, IGBT 및 쇼트키 다이오드에 널리 사용됩니다. 이러한 장치는 효율적인 전력 관리, 산업용 전원 공급 장치, 컨버터 및 전기 자동차에 광범위하게 적용됩니다. SiC 장치의 높은 전압 내성과 낮은 스위칭 손실 특성을 통해 전력 변환 효율을 크게 향상시키고 에너지 손실을 줄이며 친환경 에너지 기술 개발을 촉진할 수 있습니다.
B. 신에너지 및 전기 자동차
전기 자동차에서 12인치 실리콘 카바이드 기판은 전기 구동 시스템의 효율성을 향상시키고 배터리 충전 속도와 범위를 향상시킬 수 있습니다. 의 능력으로 인해실리콘 카바이드 재료고전압 및 고주파 신호를 효과적으로 처리하기 위해 전기 자동차 충전소의 고속 충전 장비에도 필수적입니다.
C. 5G 통신 및 고주파 전자공학
12인치 탄화규소 기판은 우수한 고주파 성능을 바탕으로 5G 기지국 및 고주파 RF 장치에 널리 사용됩니다. 신호 전송 효율을 크게 향상시키고 신호 손실을 줄여 5G 네트워크의 고속 데이터 전송을 지원합니다.
D. 에너지 부문
실리콘 카바이드 기판은 또한 광전지 인버터 및 풍력 발전과 같은 재생 에너지 분야에서 중요한 응용 분야를 가지고 있습니다. 에너지 변환 효율을 향상함으로써 SiC 장치는 에너지 손실을 줄이고 전력망 장비의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
12인치 실리콘 카바이드 기판의 문제점과 병목 현상은 무엇입니까?
가. 제조원가 및 대량생산
12인치 생산원가탄화규소 웨이퍼주로 원자재, 장비 투자, 기술 연구 및 개발에 반영되어 높은 수준을 유지하고 있습니다. 대량 생산에 따른 기술적 과제를 어떻게 극복하고 단위 제조 비용을 절감하는가는 탄화규소 기술의 대중화를 촉진하는 열쇠입니다.
B. 기판 결함 및 품질 일관성
12인치 기판은 생산상의 이점이 있지만 결정 성장, 절단, 연마 공정 중에 결함이 여전히 발생하여 기판 품질이 일관되지 않을 수 있습니다. 혁신적인 기술을 통해 결함 밀도를 줄이고 품질 일관성을 향상시키는 방법은 향후 연구의 초점입니다.
다. 장비 및 기술 업데이트 수요
고정밀 절단 및 연마 장비에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 동시에 새로운 검출 기술(예: 원자력 현미경, 전자빔 스캐닝 등)을 기반으로 한 기판의 정밀한 품질 검사는 생산 효율성과 제품 품질을 향상시키는 데 핵심입니다.
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