SiC epitaksijalna pločica za energetske uređaje – 4H-SiC, N-tip, niska gustoća defekata
Detaljan dijagram


Uvod
SiC epitaksijalna pločica je srž modernih visokoperformansnih poluprovodničkih uređaja, posebno onih dizajniranih za operacije velike snage, visoke frekvencije i visoke temperature. Skraćenica za silicijum-karbidna epitaksijalna pločica, SiC epitaksijalna pločica sastoji se od visokokvalitetnog, tankog SiC epitaksijalnog sloja uzgojenog na vrhu velike SiC podloge. Upotreba SiC epitaksijalne pločice se brzo širi u električnim vozilima, pametnim mrežama, sistemima obnovljive energije i vazduhoplovstvu zbog svojih superiornih fizičkih i elektronskih svojstava u poređenju sa konvencionalnim pločicama na bazi silicija.
Principi izrade SiC epitaksijalne pločice
Stvaranje SiC epitaksijalne pločice zahtijeva visoko kontroliran proces hemijskog taloženja iz parne faze (CVD). Epitaksijalni sloj se obično uzgaja na monokristalnoj SiC podlozi korištenjem plinova kao što su silan (SiH₄), propan (C₃H₈) i vodik (H₂) na temperaturama većim od 1500°C. Ovaj visokotemperaturni epitaksijalni rast osigurava odlično kristalno poravnanje i minimalne defekte između epitaksijalnog sloja i podloge.
Proces uključuje nekoliko ključnih faza:
-
Priprema podlogeOsnovna SiC pločica se čisti i polira do atomske glatkoće.
-
Rast kardiovaskularnih bolestiU reaktoru visoke čistoće, plinovi reagiraju i talože sloj monokristalnog SiC-a na podlozi.
-
Doping kontrolaDopiranje N-tipa ili P-tipa se uvodi tokom epitaksije kako bi se postigla željena električna svojstva.
-
Inspekcija i metrologijaOptička mikroskopija, AFM i rendgenska difrakcija koriste se za provjeru debljine sloja, koncentracije dopiranja i gustoće defekata.
Svaka SiC epitaksijalna pločica se pažljivo prati kako bi se održale stroge tolerancije u ujednačenosti debljine, ravnosti površine i otpornosti. Mogućnost finog podešavanja ovih parametara je ključna za visokonaponske MOSFET-ove, Schottky diode i druge energetske uređaje.
Specifikacija
Parametar | Specifikacija |
Kategorije | Nauka o materijalima, monokristalne podloge |
Politip | 4H |
Doping | N tip |
Prečnik | 101 mm |
Tolerancija prečnika | ± 5% |
Debljina | 0,35 mm |
Tolerancija debljine | ± 5% |
Primarna dužina ravne površine | 22 mm (± 10%) |
TTV (Ukupna varijacija debljine) | ≤10 µm |
Warp | ≤25 µm |
FWHM | ≤30 lučnih sekundi |
Površinska obrada | Rq ≤0,35 nm |
Primjena SiC epitaksijalne pločice
SiC epitaksijalne pločice su nezamjenjive u više sektora:
-
Električna vozila (EV)Uređaji bazirani na SiC epitaksijalnim pločicama povećavaju efikasnost pogonskog sklopa i smanjuju težinu.
-
Obnovljiva energijaKoristi se u inverterima za solarne i vjetroelektrane.
-
Industrijski izvori napajanjaOmogućite visokofrekventno, visokotemperaturno prebacivanje s nižim gubicima.
-
Vazduhoplovstvo i odbranaIdealno za teške uvjete koji zahtijevaju robusne poluvodiče.
-
5G bazne staniceSiC epitaksijalne pločice podržavaju veće gustoće snage za RF primjene.
SiC epitaksijalna pločica omogućava kompaktne dizajne, brže prebacivanje i veću efikasnost konverzije energije u poređenju sa silicijumskim pločicama.
Prednosti SiC epitaksijalne pločice
Tehnologija SiC epitaksijalnih pločica nudi značajne prednosti:
-
Visoki probojni naponPodnosi napone do 10 puta veće od silicijskih pločica.
-
Toplotna provodljivostSiC epitaksijalna pločica brže rasipa toplinu, omogućavajući uređajima da rade hladnije i pouzdanije.
-
Visoke brzine prebacivanjaManji gubici pri preključivanju omogućavaju veću efikasnost i miniaturizaciju.
-
Široki bandgapOsigurava stabilnost pri višim naponima i temperaturama.
-
Robusnost materijalaSiC je hemijski inertan i mehanički čvrst, idealan za zahtjevne primjene.
Ove prednosti čine SiC epitaksijalnu pločicu materijalom izbora za sljedeću generaciju poluprovodnika.
Često postavljana pitanja: SiC epitaksijalna pločica
P1: Koja je razlika između SiC pločice i SiC epitaksijalne pločice?
SiC pločica se odnosi na supstrat u rasutom stanju, dok SiC epitaksijalna pločica uključuje posebno uzgojeni dopirani sloj koji se koristi u izradi uređaja.
P2: Koje su debljine dostupne za slojeve SiC epitaksijalnih pločica?
Epitaksijalni slojevi se obično kreću od nekoliko mikrometara do preko 100 μm, ovisno o zahtjevima primjene.
P3: Da li je SiC epitaksijalna pločica pogodna za okruženja s visokim temperaturama?
Da, SiC epitaksijalna pločica može raditi u uslovima iznad 600°C, značajno nadmašujući silicijum.
P4: Zašto je gustina defekata važna kod SiC epitaksijalne pločice?
Manja gustoća defekata poboljšava performanse i prinos uređaja, posebno za visokonaponske primjene.
P5: Da li su dostupne i SiC epitaksijalne pločice N-tipa i P-tipa?
Da, obje vrste se proizvode preciznom kontrolom dopantnog plina tokom epitaksijalnog procesa.
P6: Koje su veličine pločica standardne za SiC epitaksijalnu pločicu?
Standardni prečnici uključuju 2 inča, 4 inča, 6 inča i sve češće 8 inča za proizvodnju velikih serija.
P7: Kako SiC epitaksijalna pločica utiče na troškove i efikasnost?
Iako je u početku skuplja od silicija, SiC epitaksijalna pločica smanjuje veličinu sistema i gubitak snage, poboljšavajući ukupnu isplativost na dugi rok.