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


Uvod
SiC epitaksijalna pločica je srž modernih visokoučinkovitih poluvodičkih uređaja, posebno onih dizajniranih za rad s velikom snagom, visokom frekvencijom i visokom temperaturom. Kratica za silicij-karbidna epitaksijalna pločica, SiC epitaksijalna pločica sastoji se od visokokvalitetnog, tankog SiC epitaksijalnog sloja uzgojenog na vrhu SiC podloge. Upotreba tehnologije SiC epitaksijalne pločice brzo se širi u električnim vozilima, pametnim mrežama, sustavima obnovljive energije i zrakoplovstvu zbog svojih superiornih fizičkih i elektroničkih svojstava u usporedbi s konvencionalnim pločicama na bazi silicija.
Principi izrade SiC epitaksijalne pločice
Izrada SiC epitaksijalne pločice zahtijeva visoko kontroliran proces kemijskog taloženja iz parne faze (CVD). Epitaksijalni sloj se obično uzgaja na monokristalnoj SiC podlozi korištenjem plinova poput silana (SiH₄), propana (C₃H₈) i vodika (H₂) na temperaturama iznad 1500 °C. Ovaj visokotemperaturni epitaksijalni rast osigurava izvrsno kristalno poravnanje i minimalne nedostatke između epitaksijalnog sloja i podloge.
Proces uključuje nekoliko ključnih faza:
-
Priprema podlogeOsnovna SiC pločica se čisti i polira do atomske glatkoće.
-
Rast KVB-aU reaktoru visoke čistoće, plinovi reagiraju i talože sloj monokristalnog SiC-a na podlozi.
-
Doping kontrolaDopiranje N-tipa ili P-tipa uvodi se tijekom epitaksije kako bi se postigla željena električna svojstva.
-
Inspekcija i mjeriteljstvoOptička mikroskopija, AFM i rendgenska difrakcija koriste se za provjeru debljine sloja, koncentracije dopiranja i gustoće defekata.
Svaka SiC epitaksijalna pločica pažljivo se prati kako bi se održale uske tolerancije u ujednačenosti debljine, ravnosti površine i otpornosti. Mogućnost finog podešavanja ovih parametara ključna je za visokonaponske MOSFET-ove, Schottky diode i druge energetske uređaje.
Specifikacija
Parametar | Specifikacija |
Kategorije | Znanost o materijalima, monokristalni supstrati |
Politip | 4H |
Doping | N tip |
Promjer | 101 mm |
Tolerancija promjera | ± 5% |
Debljina | 0,35 mm |
Tolerancija debljine | ± 5% |
Primarna duljina 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 na bazi SiC epitaksijalnih pločica povećavaju učinkovitost pogonskog sklopa i smanjuju težinu.
-
Obnovljiva energijaKoristi se u inverterima za solarne i vjetroelektrane.
-
Industrijski izvori napajanjaOmogućuje visokofrekventno, visokotemperaturno preklapanje s nižim gubicima.
-
Zrakoplovstvo i obranaIdealno za teške uvjete koji zahtijevaju robusne poluvodiče.
-
5G bazne staniceSiC epitaksijalne pločice podržavaju veće gustoće snage za RF primjene.
SiC epitaksijalna pločica omogućuje kompaktne dizajne, brže prebacivanje i veću učinkovitost pretvorbe energije u usporedbi sa silicijskim pločicama.
Prednosti SiC epitaksijalne pločice
Tehnologija SiC epitaksijalnih pločica nudi značajne prednosti:
-
Visoki probojni naponPodnosi napone do 10 puta veće od silicijevih pločica.
-
Toplinska vodljivostSiC epitaksijalna pločica brže rasipa toplinu, omogućujući uređajima da rade hladnije i pouzdanije.
-
Visoke brzine prebacivanjaManji gubici pri preklapanju omogućuju veću učinkovitost i miniaturizaciju.
-
Široki pojasOsigurava stabilnost pri višim naponima i temperaturama.
-
Robusnost materijalaSiC je kemijski inertan i mehanički čvrst, idealan za zahtjevne primjene.
Ove prednosti čine SiC epitaksijalnu pločicu materijalom izbora za sljedeću generaciju poluvodiča.
Često postavljana pitanja: SiC epitaksijalna pločica
P1: Koja je razlika između SiC pločice i SiC epitaksijalne pločice?
SiC pločica odnosi se na glavni supstrat, dok SiC epitaksijalna pločica uključuje posebno uzgojeni dopirani sloj koji se koristi u izradi uređaja.
P2: Koje su debljine dostupne za slojeve SiC epitaksijalne pločice?
Epitaksijalni slojevi obično se kreću od nekoliko mikrometara do preko 100 μm, ovisno o zahtjevima primjene.
P3: Je li SiC epitaksijalna pločica prikladna za okruženja s visokim temperaturama?
Da, SiC epitaksijalna pločica može raditi u uvjetima iznad 600°C, značajno nadmašujući silicij.
P4: Zašto je gustoća defekata važna u SiC epitaksijalnoj pločici?
Manja gustoća defekata poboljšava performanse i prinos uređaja, posebno za visokonaponske primjene.
P5: Jesu li dostupne i N-tip i P-tip SiC epitaksijalne pločice?
Da, obje vrste se proizvode preciznom kontrolom dopantnog plina tijekom epitaksijalnog procesa.
P6: Koje su veličine pločica standardne za SiC epitaksijalnu pločicu?
Standardni promjeri uključuju 2 inča, 4 inča, 6 inča i sve češće 8 inča za proizvodnju velikih količina.
P7: Kako SiC epitaksijalna pločica utječe na troškove i učinkovitost?
Iako je u početku skuplja od silicija, SiC epitaksijalna pločica smanjuje veličinu sustava i gubitak snage, dugoročno poboljšavajući ukupnu isplativost.