La plaquette de carbure de silicium 6H-N de 2 pouces est un substrat monocristallin conçu à la fois pour la recherche et pour les applications au niveau des appareils. Le polytype 6H présente une structure cristalline hexagonale qui assure une conductivité électrique stable et de bonnes performances thermiques dans des conditions exigeantes.
Avec une bande interdite d'environ 3,02 eV, le 6H-SiC permet de fonctionner dans des environnements où les matériaux traditionnels à base de silicium échouent, en particulier dans des conditions de haute tension, de haute température et de haute fréquence. Il convient donc au prototypage de dispositifs à un stade précoce, aux essais de matériaux et à la fabrication de composants électroniques spécialisés.
Les plaquettes de SiC de ZMSH sont fabriquées à l'aide de techniques de croissance cristalline contrôlée afin de garantir une résistivité constante, une faible densité de défauts et une qualité de surface élevée. Ces paramètres sont essentiels pour garantir la reproductibilité des résultats expérimentaux et la stabilité des performances des dispositifs.
Caractéristiques principales
Structure conductrice de type N
La plaquette est dopée de type N, ce qui permet d'obtenir des voies de conduction électronique stables, adaptées à la fabrication de dispositifs semi-conducteurs et aux expériences de caractérisation électrique.
Matériau semi-conducteur à large bande passante
Avec une bande interdite de ~3,02 eV, le SiC supporte une intensité de champ électrique nettement supérieure à celle du silicium, ce qui permet un fonctionnement à haute tension et une meilleure efficacité des dispositifs.
Conductivité thermique élevée
Le SiC présente une excellente conductivité thermique, ce qui permet une dissipation efficace de la chaleur des zones actives du dispositif. Cela améliore la fiabilité du dispositif et prolonge sa durée de vie dans les applications à haute puissance.
Résistance mécanique élevée
Avec une dureté de Mohs d'environ 9,2, les plaquettes de SiC offrent une forte résistance aux dommages mécaniques, à l'usure de surface et aux contraintes de traitement au cours de la fabrication.
Champ électrique de rupture élevé
L'intensité élevée du champ de rupture permet d'obtenir des structures compactes tout en maintenant une tolérance élevée à la tension, ce qui rend le SiC idéal pour l'électronique de puissance avancée.
Spécifications techniques
| Paramètres | Spécifications |
|---|---|
| Matériau | Carbure de silicium monocristallin |
| Marque | ZMSH |
| Polytype | 6H-N |
| Diamètre | 2 pouces (50,8 mm) |
| Épaisseur | 350 μm / 650 μm |
| Type de conductivité | Type N |
| Finition de la surface | CMP Si-face polie |
| Traitement du visage en C | Polissage mécanique |
| Rugosité de surface | Ra < 0,2 nm (face Si) |
| Résistivité | 0,015 - 0,028 Ω-cm |
| Couleur | Transparent / Vert clair |
| Emballage | Conteneur à tranche unique |
Propriétés du matériau 6H-SiC
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Paramètres du treillis | a = 3,073 Å, c = 15,117 Å |
| Dureté Mohs | ≈ 9.2 |
| Densité | 3,21 g/cm³ |
| Coefficient de dilatation thermique | 4-5 ×10-⁶ /K |
| Indice de réfraction (750 nm) | n₀ = 2,60, nₑ = 2,65 |
| Constante diélectrique | ≈ 9.66 |
| Conductivité thermique | ~3,7-3,9 W/cm-K |
| Bande interdite | 3,02 eV |
| Champ électrique de rupture | 3-5 ×10⁶ V/cm |
| Saturation Dérive Vitesse | 2,0 ×10⁵ m/s |
Ces propriétés physiques intrinsèques font du 6H-SiC un matériau adapté aux applications nécessitant des performances stables dans des conditions électriques et thermiques extrêmes.
Processus de fabrication
Les plaquettes monocristallines de SiC sont généralement produites à l'aide de la technologie Méthode du transport physique de vapeur (PVT), Le procédé de croissance des cristaux de semi-conducteurs à large bande passante est un procédé industriel éprouvé.
Dans ce processus, le matériau source SiC de haute pureté est sublimé à des températures supérieures à 2000°C. Les espèces de vapeur sont transportées à travers un gradient thermique soigneusement contrôlé. Les espèces de vapeur sont transportées à travers un gradient thermique soigneusement contrôlé et recristallisées sur un cristal de départ, formant un lingot monocristallin (boule). Après la croissance, la boule est transformée en plaquettes par des étapes de tranchage, de rodage, de polissage et de nettoyage.
Pour les applications de dispositifs, les plaquettes peuvent être soumises à des contrôles supplémentaires. Croissance épitaxiale par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), qui permet un contrôle précis de la concentration de dopage et de l'épaisseur de la couche. Cette étape est essentielle pour la fabrication des MOSFET et des diodes.
Applications
Électronique de puissance
Les plaquettes SiC 6H-N de 2 pouces sont utilisées pour le développement et le prototypage de dispositifs semi-conducteurs de puissance, y compris les diodes, les structures MOSFET et les modules de puissance. Ces dispositifs sont essentiels pour les systèmes de conversion d'énergie et les circuits de gestion de l'énergie.
Électronique à haute température
Les matériaux SiC conservent des performances électriques stables à des températures élevées, ce qui les rend adaptés à l'électronique aérospatiale, aux systèmes de surveillance industrielle et aux applications d'infrastructure énergétique.
Recherche et développement dans le domaine des semi-conducteurs
En raison de leur disponibilité et de leur rentabilité, les plaquettes de 2 pouces sont largement utilisées dans les laboratoires universitaires, les instituts de recherche et les environnements de production pilote pour l'étude des matériaux et l'expérimentation des dispositifs.
Applications optoélectroniques et spéciales
Le SiC présente également une transparence optique dans certaines gammes de longueurs d'onde, ce qui permet de l'utiliser dans des applications de recherche photonique et optoélectronique spécialisées.
Avantages
La plate-forme de plaquettes SiC de 2 pouces offre plusieurs avantages pour la recherche et le développement :
- Coût inférieur à celui des plaquettes de plus grande taille
- Manipulation plus facile pour les expériences à l'échelle du laboratoire
- Convient pour le prototypage rapide et les essais de processus
- Qualité de cristal stable pour des résultats reproductibles
- Options de personnalisation flexibles pour les besoins de la recherche
FAQ
Q1 : Quelle est la différence entre le 6H-SiC et le 4H-SiC ?
Le 6H-SiC et le 4H-SiC sont des polytypes de cristaux différents. Le 4H-SiC offre généralement une plus grande mobilité des électrons et est largement utilisé dans les dispositifs commerciaux de puissance, tandis que le 6H-SiC offre un comportement électrique stable et est couramment utilisé dans la recherche et les applications électroniques spécifiques.
Q2 : Quel traitement de surface est appliqué à la plaquette ?
La face Si est polie par polissage mécanique chimique (CMP) pour obtenir une qualité de surface ultra lisse (Ra < 0,2 nm). La face C est polie mécaniquement pour répondre à différentes exigences de traitement.
Q3 : Les spécifications des plaquettes peuvent-elles être personnalisées ?
Oui. ZMSH propose des options de personnalisation, notamment l'épaisseur, la concentration de dopage, la plage de résistivité et la préparation de la surface, en fonction des besoins du client.
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