Эпітаксіяльная пласціна SiC для сілавых прылад – 4H-SiC, N-тыпу, нізкая шчыльнасць дэфектаў
Падрабязная дыяграма


Уводзіны
Эпітаксіяльная пласціна з карбіду крэмнію (SIC) з'яўляецца асновай сучасных высокапрадукцыйных паўправадніковых прылад, асабліва тых, якія прызначаны для працы з высокай магутнасцю, высокай частатой і высокай тэмпературай. Скарочана ад Silicon Carbide Epitaxial Wafer (Silicon Carbide Epitaxial Wafer), эпітаксіяльная пласціна з карбіду крэмнію (SIC) складаецца з высакаякаснага тонкага эпітаксіяльнага пласта з карбіду крэмнію, вырашчанага на аб'ёмнай падложцы з карбіду крэмнію. Выкарыстанне тэхналогіі эпітаксіяльных пласцін з карбіду крэмнію хутка пашыраецца ў электрамабілях, разумных сетках, сістэмах аднаўляльных крыніц энергіі і аэракасмічнай прамысловасці дзякуючы сваім лепшым фізічным і электронным уласцівасцям у параўнанні з традыцыйнымі пласцінамі на аснове крэмнію.
Прынцыпы вырабу эпітаксіяльных пласцін з карбіду крэмнію
Стварэнне эпітаксіяльнай пласціны з карбіду крэмнію (SiC) патрабуе высокакантраляванага працэсу хімічнага асаджэння з паравой фазы (CVD). Эпітаксіяльны пласт звычайна вырошчваецца на монакрышталічнай падкладцы з карбіду крэмнію з выкарыстаннем такіх газаў, як сілан (SiH₄), прапан (C₃H₈) і вадарод (H₂), пры тэмпературах, якія перавышаюць 1500°C. Гэты высокатэмпературны эпітаксіяльны рост забяспечвае выдатнае крышталічнае выраўноўванне і мінімальныя дэфекты паміж эпітаксіяльным пластом і падкладкай.
Працэс уключае некалькі ключавых этапаў:
-
Падрыхтоўка падкладкіАсноўная пласціна SiC ачышчаецца і паліруецца да атамарнай гладкасці.
-
Рост ССЗУ рэактары высокай чысціні газы рэагуюць, утвараючы на падкладцы монакрышталічны пласт SiC.
-
Допінг-кантрольЛегаванне N-тыпу або P-тыпу ўводзіцца падчас эпітаксіі для дасягнення жаданых электрычных уласцівасцей.
-
Інспекцыя і метралогіяДля праверкі таўшчыні пласта, канцэнтрацыі легіруючых прымесей і шчыльнасці дэфектаў выкарыстоўваюцца аптычная мікраскапія, АСМ і рэнтгенаўская дыфракцыя.
Кожная эпітаксіяльная пласціна SiC старанна кантралюецца для падтрымання жорсткіх дапушчальных значэнняў аднастайнасці таўшчыні, плоскасці паверхні і ўдзельнага супраціўлення. Магчымасць дакладнай налады гэтых параметраў мае важнае значэнне для высакавольтных MOSFET, дыёдаў Шоткі і іншых сілавых прылад.
Спецыфікацыя
Параметр | Спецыфікацыя |
Катэгорыі | Матэрыялазнаўства, монакрышталічныя падложкі |
Палітып | 4H |
Допінг | Тып N |
Дыяметр | 101 мм |
Дапушчальнае дыяметра | ± 5% |
Таўшчыня | 0,35 мм |
Дапушчальная таўшчыня | ± 5% |
Даўжыня асноўнай плоскай паверхні | 22 мм (± 10%) |
TTV (Агульная варыяцыя таўшчыні) | ≤10 мкм |
Дэфармацыя | ≤25 мкм |
FWHM | ≤30 дугавых секунд |
Аздабленне паверхні | Rq ≤0,35 нм |
Прымяненне эпітаксіяльнай пласціны SiC
Эпітаксіяльныя пласціны SiC незаменныя ў многіх сектарах:
-
Электрамабілі (EV)Прылады на аснове эпітаксіяльных пласцін SiC павышаюць эфектыўнасць сілавога агрэгата і зніжаюць вагу.
-
Аднаўляльная энергіяВыкарыстоўваецца ў інвертарах для сонечных і ветравых энергетычных сістэм.
-
Прамысловыя крыніцы харчаванняЗабяспечвае высокачастотную камутацыю пры высокай тэмпературы з меншымі стратамі.
-
Аэракасмічная і абаронная галінаІдэальна падыходзіць для жорсткіх умоў эксплуатацыі, якія патрабуюць надзейных паўправаднікоў.
-
Базавыя станцыі 5GКампаненты на аснове эпітаксіяльных пласцін SiC падтрымліваюць больш высокую шчыльнасць магутнасці для радыёчастотных прымяненняў.
Эпітаксіяльная пласціна SiC забяспечвае кампактныя канструкцыі, больш хуткае пераключэнне і больш высокую эфектыўнасць пераўтварэння энергіі ў параўнанні з крэмніевымі пласцінамі.
Перавагі эпітаксіяльнай пласціны SiC
Тэхналогія эпітаксіяльных пласцін SiC прапануе значныя перавагі:
-
Высокае напружанне прабоюВытрымлівае напружанне да 10 разоў вышэйшае, чым крэмніевыя пласціны.
-
ЦеплаправоднасцьЭпітаксіяльная пласціна SiC хутчэй рассейвае цяпло, што дазваляе прыладам працаваць больш халодна і надзейна.
-
Высокія хуткасці пераключэнняМеншыя страты пры пераключэнні забяспечваюць больш высокую эфектыўнасць і мініяцюрызацыю.
-
Шырокая забароненая зонаЗабяспечвае стабільнасць пры больш высокіх напружаннях і тэмпературах.
-
Трываласць матэрыялуКарбід крэмнію хімічна інертны і механічна трывалы, ідэальна падыходзіць для складаных ужыванняў.
Гэтыя перавагі робяць эпітаксіяльную пласціну з карбіду крэмнію (SiC) пераважным матэрыялам для наступнага пакалення паўправаднікоў.
Часта задаваныя пытанні: эпітаксіяльная пласціна SiC
Пытанне 1: У чым розніца паміж пласцінай SiC і эпітаксіяльнай пласцінай SiC?
Пласціна SiC адносіцца да аб'ёмнай падкладкі, у той час як эпітаксіяльная пласціна SiC уключае спецыяльна выгадаваны легіраваны пласт, які выкарыстоўваецца пры вырабе прылад.
Пытанне 2: Якая таўшчыня даступная для слаёў эпітаксіяльных пласцін SiC?
Эпітаксіяльныя пласты звычайна маюць таўшчыню ад некалькіх мікраметраў да больш чым 100 мкм у залежнасці ад патрабаванняў прымянення.
Пытанне 3: Ці падыходзіць эпітаксіяльная пласціна SiC для выкарыстання ў умовах высокіх тэмператур?
Так, эпітаксіяльныя пласціны SiC могуць працаваць ва ўмовах вышэй за 600°C, значна пераўзыходзячы крэмній.
Пытанне 4: Чаму шчыльнасць дэфектаў важная ў эпітаксіяльнай пласціне SiC?
Меншая шчыльнасць дэфектаў паляпшае прадукцыйнасць і выхад прылад, асабліва для высокавольтных прымяненняў.
Пытанне 5: Ці даступныя эпітаксіяльныя пласціны SiC N-тыпу і P-тыпу?
Так, абодва тыпы вырабляюцца з выкарыстаннем дакладнага кантролю прымешвальнага газу падчас эпітаксіяльнага працэсу.
Пытанне 6: Якія памеры пласцін з'яўляюцца стандартнымі для эпітаксіяльнай пласціны SiC?
Стандартныя дыяметры ўключаюць 2 цалі, 4 цалі, 6 цаляў і ўсё часцей 8 цаляў для вытворчасці вялікіх аб'ёмаў.
Пытанне 7: Як эпітаксіяльная пласціна SiC уплывае на кошт і эфектыўнасць?
Нягледзячы на тое, што эпітаксіяльная пласціна SiC першапачаткова даражэйшая за крэмній, яна памяншае памер сістэмы і страты магутнасці, павышаючы агульную эфектыўнасць выдаткаў у доўгатэрміновай перспектыве.