Wafer Epitaxial SiC untuk Peranti Kuasa – 4H-SiC, N-jenis, Ketumpatan Kecacatan Rendah
Gambarajah Terperinci
pengenalan
Wafer Epitaxial SiC adalah teras kepada peranti semikonduktor berprestasi tinggi moden, terutamanya yang direka untuk operasi berkuasa tinggi, frekuensi tinggi dan suhu tinggi. Pendek untuk Silicon Carbide Epitaxial Wafer, SiC Epitaxial Wafer terdiri daripada lapisan epitaxial SiC nipis berkualiti tinggi yang ditanam di atas substrat SiC pukal. Penggunaan teknologi Wafer Epitaxial SiC berkembang pesat dalam kenderaan elektrik, grid pintar, sistem tenaga boleh diperbaharui dan aeroangkasa kerana sifat fizikal dan elektroniknya yang unggul berbanding wafer berasaskan silikon konvensional.
Prinsip Fabrikasi Wafer Epitaxial SiC
Mencipta Wafer Epitaxial SiC memerlukan proses pemendapan wap kimia (CVD) yang sangat terkawal. Lapisan epitaxial biasanya ditanam pada substrat SiC monohabluran menggunakan gas seperti silane (SiH₄), propana (C₃H₈), dan hidrogen (H₂) pada suhu melebihi 1500°C. Pertumbuhan epitaxial suhu tinggi ini memastikan penjajaran kristal yang sangat baik dan kecacatan minimum antara lapisan epitaxial dan substrat.
Proses ini merangkumi beberapa peringkat utama:
-
Penyediaan Substrat: Wafer SiC asas dibersihkan dan digilap untuk kelicinan atom.
-
Pertumbuhan CVD: Dalam reaktor ketulenan tinggi, gas bertindak balas untuk memendapkan lapisan SiC kristal tunggal pada substrat.
-
Kawalan Doping: Doping jenis-N atau P-jenis diperkenalkan semasa epitaksi untuk mencapai sifat elektrik yang diingini.
-
Pemeriksaan dan Metrologi: Mikroskopi optik, AFM dan pembelauan sinar-X digunakan untuk mengesahkan ketebalan lapisan, kepekatan doping dan ketumpatan kecacatan.
Setiap Wafer Epitaxial SiC dipantau dengan teliti untuk mengekalkan toleransi yang ketat dalam keseragaman ketebalan, kerataan permukaan dan rintangan. Keupayaan untuk memperhalusi parameter ini adalah penting untuk MOSFET voltan tinggi, diod Schottky dan peranti kuasa lain.
Spesifikasi
| Parameter | Spesifikasi |
| Kategori | Sains Bahan, Substrat Kristal Tunggal |
| Politaip | 4H |
| Doping | Jenis N |
| Diameter | 101 mm |
| Toleransi Diameter | ± 5% |
| Ketebalan | 0.35 mm |
| Toleransi Ketebalan | ± 5% |
| Panjang Rata Utama | 22 mm (± 10%) |
| TTV (Jumlah Variasi Ketebalan) | ≤10 µm |
| meledingkan | ≤25 µm |
| FWHM | ≤30 Arka-saat |
| Kemasan Permukaan | Rq ≤0.35 nm |
Aplikasi Wafer Epitaxial SiC
Produk SiC Epitaxial Wafer sangat diperlukan dalam pelbagai sektor:
-
Kenderaan Elektrik (EV): Peranti berasaskan Wafer Epitaxial SiC meningkatkan kecekapan rangkaian kuasa dan mengurangkan berat.
-
Tenaga Boleh Diperbaharui: Digunakan dalam penyongsang untuk sistem tenaga solar dan angin.
-
Bekalan Kuasa Perindustrian: Dayakan pensuisan frekuensi tinggi dan suhu tinggi dengan kehilangan yang lebih rendah.
-
Aeroangkasa dan Pertahanan: Sesuai untuk persekitaran yang keras yang memerlukan semikonduktor teguh.
-
Stesen Pangkalan 5G: Komponen Wafer Epitaxial SiC menyokong ketumpatan kuasa yang lebih tinggi untuk aplikasi RF.
Wafer Epitaxial SiC membolehkan reka bentuk padat, pensuisan lebih pantas dan kecekapan penukaran tenaga yang lebih tinggi berbanding wafer silikon.
Kelebihan Wafer Epitaxial SiC
Teknologi SiC Epitaxial Wafer menawarkan faedah yang ketara:
-
Voltan Kerosakan Tinggi: Menahan voltan sehingga 10 kali lebih tinggi daripada wafer Si.
-
Kekonduksian Terma: Wafer Epitaxial SiC menghilangkan haba dengan lebih cepat, membolehkan peranti berjalan lebih sejuk dan lebih dipercayai.
-
Kelajuan Penukaran Tinggi: Kerugian pensuisan yang lebih rendah membolehkan kecekapan dan pengecilan yang lebih tinggi.
-
Gap Lebar: Memastikan kestabilan pada voltan dan suhu yang lebih tinggi.
-
Keteguhan Bahan: SiC adalah lengai secara kimia dan kuat secara mekanikal, sesuai untuk aplikasi yang menuntut.
Kelebihan ini menjadikan Wafer Epitaxial SiC sebagai bahan pilihan untuk semikonduktor generasi akan datang.
Soalan Lazim: Wafer Epitaxial SiC
S1: Apakah perbezaan antara wafer SiC dan Wafer Epitaxial SiC?
Wafer SiC merujuk kepada substrat pukal, manakala Wafer Epitaxial SiC termasuk lapisan doped yang ditanam khas yang digunakan dalam fabrikasi peranti.
S2: Apakah ketebalan yang tersedia untuk lapisan Wafer Epitaxial SiC?
Lapisan epitaxial biasanya berjulat dari beberapa mikrometer hingga lebih 100 μm, bergantung pada keperluan aplikasi.
S3: Adakah SiC Epitaxial Wafer sesuai untuk persekitaran suhu tinggi?
Ya, SiC Epitaxial Wafer boleh beroperasi dalam keadaan melebihi 600°C, mengatasi silikon dengan ketara.
S4: Mengapa ketumpatan kecacatan penting dalam Wafer Epitaxial SiC?
Ketumpatan kecacatan yang lebih rendah meningkatkan prestasi dan hasil peranti, terutamanya untuk aplikasi voltan tinggi.
S5: Adakah Wafer Epitaxial SiC jenis N dan P-jenis kedua-duanya tersedia?
Ya, kedua-dua jenis dihasilkan menggunakan kawalan gas dopan yang tepat semasa proses epitaxial.
S6: Apakah saiz wafer yang standard untuk Wafer Epitaxial SiC?
Diameter standard termasuk 2 inci, 4 inci, 6 inci dan semakin 8 inci untuk pembuatan volum tinggi.
S7: Bagaimanakah SiC Epitaxial Wafer memberi kesan kepada kos dan kecekapan?
Walaupun pada mulanya lebih mahal daripada silikon, SiC Epitaxial Wafer mengurangkan saiz sistem dan kehilangan kuasa, meningkatkan kecekapan kos keseluruhan dalam jangka panjang.
