A’ foillseachadh dealbhadh is saothrachadh sliseagan silicon carbide (SiC): bho na bunaitean gu an tagradh

Tha MOSFETan Silicon Carbide (SiC) nan innealan leth-chonnsachaidh cumhachd àrd-choileanaidh a tha air fàs riatanach ann an gnìomhachasan bho charbadan dealain agus lùth ath-nuadhachail gu fèin-ghluasad gnìomhachais. An coimeas ri MOSFETan silicon (Si) traidiseanta, tha MOSFETan SiC a’ tabhann coileanadh nas fheàrr fo chumhachan anabarrach, a’ gabhail a-steach teòthachdan àrda, bholtaids agus triceadan. Ach, tha a bhith a’ coileanadh an coileanadh as fheàrr ann an innealan SiC a’ dol nas fhaide na dìreach a bhith a’ faighinn fo-stratan àrd-inbhe agus sreathan epitaxial - tha feum air dealbhadh mionaideach agus pròiseasan saothrachaidh adhartach. Tha an artaigil seo a’ toirt seachad sgrùdadh domhainn air structar an dealbhaidh agus na pròiseasan saothrachaidh a leigeas le MOSFETan SiC àrd-choileanaidh.

1. Dealbhadh Structar Sliseag: Cruth mionaideach airson Èifeachdas Àrd

Bidh dealbhadh MOSFETan SiC a’ tòiseachadh le cruth anuabhar SiC, a tha na bhunait airson feartan uile an inneil. Tha grunn phàirtean deatamach air uachdar sliseag MOSFET SiC àbhaisteach, nam measg:

• Pad Stòrais

• Pad Geata

• Pad Stòr Kelvin

AnFàinne Crìochnachaidh Oir(noCearcall Brùthaidh) feart cudromach eile a tha suidhichte timcheall air iomall a’ chip. Bidh an fhàinne seo a’ cuideachadh le bhith a’ leasachadh bholtaids briseadh sìos an inneil le bhith a’ lughdachadh dùmhlachd an achaidh dealain aig oirean a’ chip, agus mar sin a’ cur casg air sruthan aodion agus a’ neartachadh earbsachd an inneil. Mar as trice, tha an Cearcall Crìochnachaidh Oir stèidhichte air aLeudachadh Crìochnachaidh Ceangail (JTE)structar, a bhios a’ cleachdadh dopadh domhainn gus an sgaoileadh achaidh dealain a bharrachadh agus bholtaids briseadh-sìos an MOSFET a leasachadh.

2. Ceallan Gnìomhach: Cridhe Coileanaidh Suidseachaidh

AnCeallan GnìomhachAnn am MOSFET SiC tha iad an urra ri giùlan agus suidseadh sruth. Tha na ceallan seo air an cur ann an co-shìnte, leis an àireamh de cheallan a’ toirt buaidh dhìreach air an aghaidh-air-adhart iomlan (Rds(on)) agus comas sruth geàrr-chuairt an inneil. Gus coileanadh a bharrachadh, tha an t-astar eadar ceallan (ris an canar “pàirceadh nan ceallan”) air a lùghdachadh, a’ leasachadh èifeachdas giùlain iomlan.

Faodar ceallan gnìomhach a dhealbhadh ann an dà phrìomh chruth structarail:planaragustrannsastructaran. Ged a tha an structar planar nas sìmplidhe agus nas earbsaiche, tha crìochan ann an coileanadh air sgàth astar eadar ceallan. An coimeas ri sin, leigidh structaran trannsa le rèiteachaidhean cealla nas dùmhlachd, a’ lughdachadh Rds(on) agus a’ comasachadh làimhseachadh sruth nas àirde. Ged a tha structaran trannsa a’ sìor fhàs mòr-chòrdte air sgàth an coileanadh nas fheàrr, tha structaran planar fhathast a’ tabhann ìre àrd de dh’earbsachd agus tha iad fhathast gan leasachadh airson tagraidhean sònraichte.

3. Structar JTE: A’ leasachadh bacadh bholtaids

AnLeudachadh Crìochnachaidh Ceangail (JTE)Tha structar na phrìomh fheart dealbhaidh ann an MOSFETan SiC. Bidh JTE a’ leasachadh comas bacadh bholtaids an inneil le bhith a’ cumail smachd air sgaoileadh an raoin dealain aig oirean a’ chip. Tha seo deatamach airson casg a chuir air briseadh sìos ro-luath aig an oir, far a bheil raointean dealain àrda gu tric air an dùmhlachadh.

Tha èifeachdas JTE an urra ri grunn nithean:

• Leud Roinn JTE agus Ìre DòpaidhTha leud sgìre JTE agus dùmhlachd nan stuthan-dòpaidh a’ dearbhadh sgaoileadh an raoin dealain aig oirean an inneil. Faodaidh sgìre JTE nas fharsainge agus le barrachd dòpaidh an raon dealain a lùghdachadh agus bholtaids briseadh sìos a mheudachadh.

• Ceàrn agus Doimhneachd Còn JTEBidh ceàrn agus doimhneachd còn JTE a’ toirt buaidh air sgaoileadh an raoin dealain agus mu dheireadh a’ toirt buaidh air bholtaids briseadh sìos. Bidh ceàrn còn nas lugha agus roinn JTE nas doimhne a’ cuideachadh le bhith a’ lughdachadh neart an raoin dealain, agus mar sin a’ leasachadh comas an inneil seasamh an aghaidh bholtaids nas àirde.

• Passivation UachdarTha pàirt riatanach aig an t-sreath fulangachaidh uachdar ann a bhith a’ lughdachadh sruthan aodion uachdar agus a’ neartachadh bholtaids briseadh sìos. Bidh sreath fulangachaidh air a dheagh leasachadh a’ dèanamh cinnteach gu bheil an inneal ag obair gu earbsach eadhon aig bholtaids àrd.

Tha riaghladh teirmeach na rud cudromach eile a thathar a’ beachdachadh ann an dealbhadh JTE. Tha MOSFETan SiC comasach air obrachadh aig teòthachdan nas àirde na an co-aoisean silicon, ach faodaidh cus teas coileanadh agus earbsachd innealan a lughdachadh. Mar thoradh air an sin, tha dealbhadh teirmeach, a’ gabhail a-steach sgaoileadh teas agus lughdachadh cuideam teirmeach, deatamach ann a bhith a’ dèanamh cinnteach à seasmhachd fad-ùine innealan.

4. Call suidsidh agus strì an aghaidh giùlain: Leasachadh coileanaidh

Ann an MOSFETan SiC,strì an aghaidh giùlain(Rds(on)) aguscall suidseachaidhdà phrìomh fheart a tha a’ dearbhadh èifeachdas iomlan. Ged a tha Rds(on) a’ riaghladh èifeachdas giùlan srutha, bidh call suidse a’ tachairt rè na h-atharrachaidhean eadar staidean air agus dheth, a’ cur ri gineadh teas agus call lùtha.

Gus na paramadairean sin a bharrachadh, feumar beachdachadh air grunn nithean dealbhaidh:

• Raon CeallaTha pàirt chudromach aig a’ phàirce, no an t-astar eadar ceallan gnìomhach, ann a bhith a’ dearbhadh an Rds(on) agus astar an suidse. Le bhith a’ lughdachadh a’ phàirce, faodar dùmhlachd cealla nas àirde agus strì an aghaidh giùlain nas ìsle a chruthachadh, ach feumar an dàimh eadar meud a’ phàirce agus earbsachd a’ gheata a chothromachadh cuideachd gus cus sruthan aodion a sheachnadh.

• Tiughas Ocsaid GeataBidh tiughas sreath ogsaid a’ gheata a’ toirt buaidh air comas a’ gheata, a bheir buaidh an uair sin air astar suidse agus Rds(on). Bidh ogsaid nas taine a’ meudachadh astar suidse ach cuideachd a’ meudachadh cunnart aodion a’ gheata. Mar sin, tha e riatanach an tiugh ogsaid geata as fheàrr a lorg airson cothromachadh eadar astar agus earbsachd.

• Frith-aghaidh GeataBidh strì an stuth geata a’ toirt buaidh air astar suidse agus strì an t-seòlaidh iomlan. Le bhith ag amalachadhstrì an aghaidh a’ gheatagu dìreach a-steach don chip, bidh dealbhadh a’ mhodail nas sìmplidhe, a’ lughdachadh iom-fhillteachd agus puingean fàilligeadh a dh’ fhaodadh a bhith ann sa phròiseas pacaidh.

5. Aghaidh-aghaidh Geata Amalaichte: Dealbhadh Modalan a Shìmpleachadh

Ann an cuid de dhealbhaidhean SiC MOSFET,strì an aghaidh geata amalaichtega chleachdadh, a tha a’ sìmpleachadh pròiseas dealbhaidh is saothrachaidh a’ mhodail. Le bhith a’ cur às don fheum air resistors geata taobh a-muigh, tha an dòigh-obrach seo a’ lughdachadh an àireamh de phàirtean a tha a dhìth, a’ gearradh sìos cosgaisean saothrachaidh, agus a’ leasachadh earbsachd a’ mhodail.

Tha grunn bhuannachdan ann bho bhith a’ cur strì an aghaidh a’ gheata gu dìreach air a’ chip:

• Co-chruinneachadh Modalan SimplichteBidh strì an aghaidh geata amalaichte a’ sìmpleachadh a’ phròiseis uèiridh agus a’ lughdachadh cunnart fàilligeadh.

• Lùghdachadh CosgaisLe bhith a’ cuir às do phàirtean taobh a-muigh, bidh cosgaisean bile stuthan (BOM) agus saothrachaidh iomlan air an lughdachadh.

• Sùbailteachd Pacaidh LeasaichteLe bhith a’ toirt a-steach strì an aghaidh a’ gheata, faodar dealbhadh mhodalan nas dlùithe agus nas èifeachdaiche a dhèanamh, agus mar thoradh air sin, faodar àite a chleachdadh nas fheàrr ann am pacaigeadh deireannach.

6. Co-dhùnadh: Pròiseas Dealbhaidh Iom-fhillte airson Innealan Adhartach

Tha dealbhadh is saothrachadh MOSFETan SiC a’ toirt a-steach eadar-obrachadh iom-fhillte de dh’ iomadh paramadair dealbhaidh agus pròiseasan saothrachaidh. Bho bhith ag adhartachadh cruth a’ chip, dealbhadh cealla gnìomhach, agus structaran JTE, gu bhith a’ lughdachadh strì an aghaidh giùlain agus call suidsidh, feumar gach eileamaid den inneal a ghleusadh gu mionaideach gus an coileanadh as fheàrr a choileanadh.

Le adhartasan leantainneach ann an teicneòlas dealbhaidh is saothrachaidh, tha MOSFETan SiC a’ sìor fhàs èifeachdach, earbsach agus cosg-èifeachdach. Mar a tha an t-iarrtas airson innealan àrd-choileanaidh, lùth-èifeachdach a’ fàs, tha MOSFETan SiC deiseil airson pàirt chudromach a ghabhail ann a bhith a’ cumhachdachadh an ath ghinealach de shiostaman dealain, bho charbadan dealain gu lìonraidhean lùtha ath-nuadhachail agus nas fhaide air falbh.