6-tuumainen 4H-N piikarbidikiekko on seuraavan sukupolven tehoelektroniikkalaitteisiin suunniteltu laajan kaistaleveyden puolijohdealusta. Perinteisiin piimateriaaleihin verrattuna SiC tarjoaa huomattavasti suuremman sähkökentän läpilyöntikestävyyden, erinomaisen lämmönjohtavuuden ja vakaan suorituskyvyn korkeissa lämpötiloissa ja korkeissa jänniteolosuhteissa.
Noin 3,26 eV:n laaja kaistaleveys mahdollistaa SiC-pohjaisten laitteiden käytön suuremmilla jännitteillä ja kytkentätaajuuksilla ja samalla pienemmät energiahäviöt. Tämän seurauksena SiC:stä on tullut keskeinen materiaali korkean hyötysuhteen tehonmuuntojärjestelmissä, kuten sähköajoneuvoissa, uusiutuvan energian järjestelmissä ja teollisuuden virtalähteissä.
6 tuuman (150 mm:n luokan) kiekkomuoto on tällä hetkellä yleisin teollinen standardi SiC-laitteiden valmistuksessa. Se tarjoaa optimaalisen tasapainon tuotantotuoton, prosessin kypsyyden ja kustannustehokkuuden välillä, joten se soveltuu sekä massatuotantoon että kehittyneisiin tutkimussovelluksiin.
Materiaalin ominaisuudet
4H-SiC on laajimmin käytetty polytyyppi tehoelektroniikassa sen edullisen kidesymmetrian ja sähköisen suorituskyvyn vuoksi.
Tärkeimpiä luontaisia ominaisuuksia ovat:
- Laaja kaistanleveys (~3,26 eV) mahdollistaa korkeajännitekäytön.
- Korkea lämmönjohtavuus (~4,9 W/cm-K) tehokasta lämmönsiirtoa varten.
- Suuri sähkökenttä (~3 MV/cm) mahdollistaa kompaktin laitteen suunnittelun.
- Nopeaa kytkentää tukeva korkea elektronien kyllästymisnopeus
- Erinomainen kemikaalien ja säteilyn kestävyys vaativissa ympäristöissä
Nämä ominaisuudet tekevät SiC:stä kriittisen materiaalin suuritehoisille ja tehokkaille puolijohdekomponenteille.
Kristallien kasvu ja valmistusprosessi
SiC-kiekot valmistetaan yleensä PVT-menetelmällä (Physical Vapor Transport), joka on kehittynyt teollinen prosessi SiC-kiteiden kasvattamiseen.
Tässä prosessissa erittäin puhdasta SiC-jauhetta sublimoidaan yli 2000 °C:n lämpötiloissa. Höyryfaasilajit kulkeutuvat tarkoin valvotuissa lämpögradienteissa ja kiteytyvät uudelleen siemenkiteeseen muodostaen yksikidekimpaleen.
Kiteen kasvun jälkeen materiaali käy läpi:
- Tarkka viipalointi kiekoiksi
- Reunojen muotoilu ja höyläys
- Kemiallinen mekaaninen kiillotus (CMP)
- Puhdistus ja vikojen tarkastus
Laitteiden valmistusta varten voidaan lisäksi käyttää kemiallista höyrystysprosessia (CVD) epitaksiaalikerrosten muodostamiseksi, jotta voidaan muodostaa korkealaatuisia epitaksiaalikerroksia, joiden dopingpitoisuutta ja paksuutta voidaan hallita.
Sovellukset
Tehoelektroniikan laitteet
- SiC MOSFETit korkean hyötysuhteen kytkentäjärjestelmiin
- SiC Schottky Barrier Diodit (SBD) matalahäviöiseen tasasuuntaukseen
- DC-DC- ja AC-DC-tehomuuntimet
- Teollisuuden moottorikäytöt ja taajuusmuuttajat
Sähköajoneuvot ja energiajärjestelmät
- Ajoneuvon sisäiset laturit (OBC)
- Vetovoiman taajuusmuuttajat
- Pikalatausjärjestelmät
- Uusiutuvan energian invertterit (aurinko/tuuli)
Sovellukset ankarissa ympäristöissä
- Ilmailu- ja avaruuselektroniikka
- Korkean lämpötilan teollisuusjärjestelmät
- Öljyn ja kaasun etsintäelektroniikka
- Säteilynkestävä elektroniikka
Kehitteillä olevat järjestelmätason sovellukset
- Kompaktit tehomoduulit optoelektronisia järjestelmiä varten
- Mikronäytön ohjainpiirit (pienitehoinen integrointi)
Tekniset tiedot
6-tuumainen 4H-SiC-kiekkoerittelytaulukko
| Kiinteistö | Z-luokka (tuotantoluokka) | D-luokka (Engineering Grade) |
|---|---|---|
| Halkaisija | 149,5 - 150,0 mm | 149,5 - 150,0 mm |
| Polytype | 4H-SiC | 4H-SiC |
| Paksuus | 350 ± 15 µm | 350 ± 25 µm |
| Johtavuus Tyyppi | N-tyyppi | N-tyyppi |
| Akselin ulkopuolinen kulma | 4.0° kohti ± 0.5°. | 4.0° kohti ± 0.5°. |
| Resistiivisyys | 0,015 - 0,024 Ω-cm | 0,015 - 0,028 Ω-cm |
| Mikroputken tiheys | ≤ 0,2 cm-² | ≤ 15 cm-² |
| Pinnan karheus (Ra) | ≤ 1 nm | ≤ 1 nm |
| CMP Karheus | ≤ 0,2 nm | ≤ 0,5 nm |
| LTV | ≤ 2,5 µm | ≤ 5 µm |
| TTV | ≤ 6 µm | ≤ 15 µm |
| Keula | ≤ 25 µm | ≤ 40 µm |
| Warp | ≤ 35 µm | ≤ 60 µm |
| Reunan poissulkeminen | 3 mm | 3 mm |
| Pakkaus | Kasetti / yksittäinen kiekko | Kasetti / yksittäinen kiekko |
Laadunvalvonta ja tarkastus
Yhdenmukaisuuden ja laitteiden yhteensopivuuden varmistamiseksi jokaiselle kiekolle suoritetaan tiukat laadunvalvontaprosessit, joihin kuuluvat:
- Röntgendiffraktio (XRD) kiderakenteen arvioimiseksi.
- Atomivoimamikroskopia (AFM) pinnankarheuden mittaamiseen
- Fotoluminesenssin (PL) kartoitus vikojen jakautumisen analysointia varten
- Optinen tarkastus suuritehoisessa valaistuksessa
- Geometrinen tarkastus (keula, vääntyminen, paksuuden vaihtelu).
Näillä tarkastuksilla varmistetaan kiekon vakaus myöhemmän vaiheen epitaksikasvatusta ja laitevalmistusta varten.
Edut
6 tuuman SiC-kiekkoalusta tarjoaa useita keskeisiä etuja:
- Teollisuusstandardin mukainen kiekkokoko massatuotantoa varten
- Laitekohtaisten kustannusten aleneminen suuremman kiekkokäytön ansiosta
- Korkea yhteensopivuus epitaksia- ja laiteprosessien kanssa
- Alhainen vikatiheys (optimoitu teholaitteen tuottoa varten)
- Vakaa sähköinen ja terminen suorituskyky
- Soveltuu sekä T&K-toimintaan että laajamittaiseen valmistukseen
Mukauttamisvaihtoehdot
Tuemme joustavaa räätälöintiä sovelluksen vaatimusten mukaan:
- N-tyypin / puolieristävät substraatit
- Säädettävä dopingainepitoisuus
- Mukautetut akselin ulkopuoliset kulmat
- Epi-ready-pinnan valmistelu
- Vian tiheyden luokittelu (tutkimus vs. tuotantoluokka)
- Paksuuden ja resistiivisyyden mukauttaminen
FAQ
Kysymys 1: Miksi 4H-SiC on parempi kuin muut SiC-polytyypit, kuten 6H-SiC?
4H-SiC:llä on suurempi elektronien liikkuvuus ja pienempi kytkentävastus kuin 6H-SiC:llä, joten se soveltuu paremmin suurtaajuus- ja tehokytkentäsovelluksiin. Se tarjoaa myös paremman yleisen suorituskyvyn vakauden MOSFET- ja tehodiodilaitteissa, minkä vuoksi siitä on tullut hallitseva polytyyppi kaupallisessa tehoelektroniikassa.
Kysymys 2: Mikä on akselin ulkopuolisen kulman tarkoitus SiC-kiekkoissa?
Akselin ulkopuolinen kulma (tyypillisesti 4° kohti ) otetaan käyttöön epitaksikerroksen laadun parantamiseksi CVD-kasvatuksen aikana. Se auttaa tukahduttamaan pinnan virheet, kuten askeleen kasaantumisen, ja edistää step-flow-kasvutapaa, mikä johtaa epitaksirakenteiden parempaan kiteen tasaisuuteen ja suurempaan laitetuotokseen.
Kysymys 3: Mitkä tekijät vaikuttavat eniten SiC-kiekon laatuun laitteiden valmistuksessa?
Keskeisiä tekijöitä ovat mikroputkien tiheys, BPD-tasojen (basal plane dislocation) tasot, pinnan karheus (Ra ja CMP-laatu) ja kiekon jousitus/vääristymä. Näistä tekijöistä vikatiheys ja pinnan laatu vaikuttavat suorimmin MOSFET:n luotettavuuteen ja laitteen pitkän aikavälin suorituskykyyn.
Arviot
Tuotearvioita ei vielä ole.