국립 선진 산업 과학 기술 연구소 (Yoshikawa Hiroyuki의 회장) (이하 "AI Research Institute"), Power Electronics Research Center (Center Arai Kazuo)의 최고 연구원 인 Ishida Yuuki는 고성능 성능으로 알려져 있습니다바카라 양방 장치만들기 열쇠실리콘 카바이드(sic)epitaxial membrane의 빠른 바카라 양방을 가능하게합니다근처의 수직 블로우 타입 CVD 용광로" 기존 장치보다 2 배 더 빠르게 바카라 양방률을 달성하기 위해 개발되었습니다
SIC 바카라 양방 장치는 현재 실리콘 (SI) 전력 장치보다 전력 손실이 더 적을뿐만 아니라 더 높은 온도와 고속을 허용합니다 따라서 SIC 바카라 양방 장치를 사용하여 다음에 사용될 수 있습니다전력 변환 장비효율성 및 소형화 개선 및 심지어Power Electronics의 질적 변형조차도 예상됩니다 달성 할 수 있습니다 그러나 SIC 바카라 양방 장치는 너무 비싸서 시장에서 받아 들여지지 않습니다 그 중에서도 에피 택셜 필름 성장 공정은 SI 프로세스보다 생산 효율이 몇 배 낮습니다 이는 가격을 높이는 요소입니다
이러한 상황을 극복하기 위해 고속 에피 택셜 필름 바카라 양방에 대한 많은 연구가 수행되었지만 아직 실용적인 수준에서 성공하지 못했습니다 이는 개발이 고속 바카라 양방 억제제가 SIC 결정 자체의 물리적 특성에 기인한다는 확립 된 신념에 근거한 것으로 생각된다
이번에는 필름 형성 방법을 철저히 검토함으로써 우리는 에피 택셜 바카라 양방의 속도를 진정으로 방해하는 원인을 식별 할 수있었습니다 그런 다음이 문제를 한 번에 모두 해결할 수있는 "근접 수직 블로우 타입 CVD 용광로"를 개발하고 기존 장비보다 두 배 빠른 에피 택셜 필름 바카라 양방 기술을 성공적으로 개발했습니다
이 결과는 SIC 전력 장치의 실제 적용에 크게 기여할 것이라고 믿어집니다
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| 그림 1 : 개발 된 고속 바카라 양방 CVD 원자로 |
에너지를 절약하기 위해 전력 변환기가 핵심 구성 요소이며 컨버터의 구성 요소 인 바카라 양방 장치의 효율성을 높이는 것이 중요합니다 현재 바카라 양방 장치는 SI로 만들어졌지만 성능은 요즘 SI 기술의 놀라운 발전으로 인해 재료의 한계에 도달했으며 성능 향상이 포화되기 시작했습니다 SIC에는 하이브리드 차량의 경우 SI를 초과하는 물리적 특성이 있습니다인버터에 장착하면 크기를 1/25로 줄이고 손실을 1/5로 줄일 수 있음이 밝혀졌습니다 그러나 SIC 바카라 양방 장치의 가격은 SI보다 두 배 이상 높으며 보드만으로도 널리 사용되지 않습니다 SIC 에피 택셜 필름을위한 고속 성장 기술을 구축 해야하는 것이 큰 것이 었으며, 이는 장치 비용을 줄이는 데 필수적입니다
SIC 바카라 양방 장치는 장치 특성을 표현하기 위해 에피 택셜 필름이 필요합니다 일반적으로 에피 택셜 필름은 화학 증기 증착 (CVD 메소드)를 사용하여 만들어집니다 이것은 원시 가스입니다 (프로판 C3H8및 Silane Sih4)가 장치에 도입되고 기본 SIC 결정 기판에 화학적으로 반응하여 SIC 에피 택셜 필름을 바카라 양방시키는 방법입니다 현재의 대량 생산 장비에서, 에피 택셜 필름의 바카라 양방률은 수 µm/h이며, 이는 SI의 바카라 양방률보다 2 배 더 느린 2 배 더 느립니다 이는 비용을 증가시키는 요소입니다 따라서 생산 효율을 향상시키기 위해 바카라 양방 속도를 높이는 것이 바람직했습니다
일반적으로 고속 바카라 양방을 방해하는 요인은테라스의 2D 핵 생성에 따라 해석되었습니다 2 차원 핵의 생성을 억제하고 고속을 달성하기 위해, 정상 필름 형성 온도보다 100 ~ 200 ° C의 온도에서 자라야하는 것으로 간주되었다 이 아이디어를 바탕으로, 초고 온도 용광로를 사용한 속도를 높이는 방법이 제안되었지만,이 방법은 내부 바카라 양방 용광로 구성원의 수명을 크게 줄일뿐만 아니라 필름 내에서 필름 두께와 불순물 농도의 균일 성을 얻는 것은 어렵 기 때문에 아직 생성되지 않았습니다
AIST는 기본에서 CVD 방법의 SIC 바카라 양방 메커니즘을 근본적으로 검토했으며 현재 바카라 양방 조건에서 고속 바카라 양방을 방해하는 요인은 다음과 같습니다기체상의 균질성입니다 이 발견을 바탕으로, 우리는 정상적으로 사용되는 바카라 양방 온도 (1600 ° C)에서 100 µm/h 이상의 바카라 양방 속도를 달성하는 근접 수직 블로우 타입 CVD 용광로라는 새로운 용광로의 개념을 제안했습니다
이러한 결과는 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관의 산업 기술 연구 보조금 프로젝트의 연구 결과입니다
AIST는 SIC 에피 택셜 필름의 바카라 양방률과 필름 형성 조건 사이의 관계를 자세히 조사했다 SIC의 에피 택셜 바카라 양방에서 필름 형성 동안 원료 가스 (SIH4및 C3H811136_11414스텝 묶음11463_11639
상기로부터, 고속 바카라 양방을 달성하기 위해서는 가능한 많은 가스가 폐기물없이 기질 표면에 도달해야한다는 것이 밝혀졌다 이들 결과에 기초하여, 원료 가스가 그림에 도시 된 바와 같이, 퍼니스 유형 (닫기 수직 블로우 타입 CVD 용광로) 3은 기판 (근위 수직 블로우 타입 CVD 퍼니스)에 수직으로 날려서 정상적으로 사용되는 바카라 양방 온도 (1600 ° C)에서 100 µm/h 이상의 바카라 양방 속도를 달성합니다
또한, 퍼니스 내부의 구조를 더욱 개선함으로써 우수한 막 균일 성을 갖는 실용적인 고속 CVD 용광로를 개발할 수있었습니다 전체 2 인치 기판에 걸쳐, 평균 바카라 양방률 140 μm/h, 두께 균일 성 39% 및 농도 균일 성 89%가 달성되었다 이는 SIC 에피 택셜 필름 프로세스의 생산 효율을 크게 향상시킬 것으로 예상 될 수있다 특히, 수십 mm 이상의 두꺼운 필름을 형성 할 때, 생산 효율은 현재 대량 생산 장비의 두 배나 높을 것으로 예상된다
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| 그림 2 : 바카라 양방률과 C/SI 비율의 관계 |
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| 그림 3 근위 수직 블로우 타입 CVD 용광로의 개념적 다이어그램 |
우리는 대량 생산 된 실리콘 카바이드 고속 에피 택셜 바카라 양방 장치의 실질적인 사용을 준비하기 위해 의견을 교환하고 CVD 장치 제조업체를 공동으로 개발하고 싶습니다