แผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า – 4H-SiC ชนิด N ความหนาแน่นของข้อบกพร่องต่ำ

คำอธิบายโดยย่อ:

แผ่นเวเฟอร์ SiC Epitaxial เป็นหัวใจสำคัญของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ประสิทธิภาพสูงในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับการทำงานที่กำลังสูง ความถี่สูง และอุณหภูมิสูง SiC Epitaxial Wafer ย่อมาจาก Silicon Carbide Epitaxial Wafer ประกอบด้วยชั้น SiC บางคุณภาพสูงที่ปลูกบนพื้นผิว SiC แบบดั้งเดิม เทคโนโลยี SiC Epitaxial Wafer กำลังขยายตัวอย่างรวดเร็วในรถยนต์ไฟฟ้า ระบบโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ ระบบพลังงานหมุนเวียน และอวกาศ เนื่องจากมีคุณสมบัติทางกายภาพและอิเล็กทรอนิกส์ที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับเวเฟอร์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม

ส่งอีเมลถึงเรา

คุณสมบัติ

แผนภาพโดยละเอียด

การแนะนำ

หลักการผลิตเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียล

การสร้างแผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลนั้นต้องอาศัยกระบวนการการตกตะกอนไอสารเคมี (CVD) ที่มีการควบคุมอย่างแม่นยำ โดยทั่วไปแล้วชั้นเอพิแท็กเซียลจะถูกปลูกบนพื้นผิว SiC แบบผลึกเดี่ยวโดยใช้ก๊าซ เช่น ไซเลน (SiH₄), โพรเพน (C₃H₈) และไฮโดรเจน (H₂) ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1500°C การปลูกแบบเอพิแท็กเซียลที่อุณหภูมิสูงนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการจัดเรียงผลึกที่ดีเยี่ยมและมีข้อบกพร่องน้อยที่สุดระหว่างชั้นเอพิแท็กเซียลและพื้นผิว

กระบวนการนี้ประกอบด้วยขั้นตอนสำคัญหลายขั้นตอน:

การเตรียมพื้นผิวแผ่นเวเฟอร์ SiC พื้นฐานได้รับการทำความสะอาดและขัดเงาจนเรียบเนียนระดับอะตอม
การเติบโตของโรคหัวใจและหลอดเลือดในเครื่องปฏิกรณ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ก๊าซจะทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างชั้นผลึกเดี่ยว SiC บนพื้นผิว
การควบคุมการใช้สารต้องห้าม: การเติมสารเจือปนชนิด N หรือชนิด P จะทำในระหว่างกระบวนการเอพิแท็กซีเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ต้องการ
การตรวจสอบและการวัด: กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง, AFM และการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบความหนาของชั้น, ความเข้มข้นของการเจือปน และความหนาแน่นของข้อบกพร่อง

แผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลแต่ละแผ่นได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วนเพื่อรักษาค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดในด้านความสม่ำเสมอของความหนา ความเรียบของพื้นผิว และความต้านทาน ความสามารถในการปรับแต่งพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างละเอียดมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ MOSFET แรงดันสูง ไดโอด Schottky และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ

ข้อกำหนด

พารามิเตอร์	ข้อกำหนด
หมวดหมู่	วิทยาศาสตร์วัสดุ, พื้นผิวผลึกเดี่ยว
โพลีไทป์	4H
การใช้สารกระตุ้น	ประเภท N
เส้นผ่านศูนย์กลาง	101 มม.
ความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลาง	± 5%
ความหนา	0.35 มม.
ความคลาดเคลื่อนของความหนา	± 5%
ความยาวแบนหลัก	22 มม. (± 10%)
TTV (ค่าความแปรผันความหนารวม)	≤10 µm
วาร์ป	≤25 µm
เอฟดับบลิวเอชเอ็ม	≤30 อาร์คเซค
การตกแต่งพื้นผิว	Rq ≤0.35 นาโนเมตร

การประยุกต์ใช้งานแผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียล

ผลิตภัณฑ์เวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในหลายภาคส่วน:

รถยนต์ไฟฟ้า (EVs)อุปกรณ์ที่ใช้เวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อนและลดน้ำหนัก
พลังงานหมุนเวียนใช้ในอินเวอร์เตอร์สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม
แหล่งจ่ายไฟอุตสาหกรรม: ช่วยให้สามารถสลับการทำงานที่ความถี่สูงและอุณหภูมิสูงได้โดยมีการสูญเสียต่ำลง
การบินและอวกาศและการป้องกันประเทศเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งต้องการเซมิคอนดักเตอร์ที่ทนทาน
สถานีฐาน 5Gส่วนประกอบเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลรองรับความหนาแน่นพลังงานที่สูงขึ้นสำหรับการใช้งาน RF

แผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลช่วยให้สามารถออกแบบที่มีขนาดกะทัดรัด สลับการทำงานได้เร็วขึ้น และมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงกว่าเมื่อเทียบกับแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนทั่วไป

ข้อดีของเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียล

เทคโนโลยีการผลิตเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลมีข้อดีมากมาย:

แรงดันพังทลายสูง: ทนแรงดันไฟฟ้าได้สูงกว่าแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนถึง 10 เท่า
การนำความร้อนแผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลระบายความร้อนได้เร็วกว่า ทำให้iอุปกรณ์ทำงานได้เย็นลงและเชื่อถือได้มากขึ้น
ความเร็วในการสลับสูงการสูญเสียพลังงานจากการสวิตช์ที่ต่ำลง ช่วยให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและสามารถลดขนาดอุปกรณ์ได้
แบนด์แกปกว้าง: ช่วยให้มีเสถียรภาพที่แรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิสูงขึ้น
ความทนทานของวัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) มีคุณสมบัติเฉื่อยทางเคมีและแข็งแรงทางกล เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทานสูง

ข้อดีเหล่านี้ทำให้แผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลเป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเซมิคอนดักเตอร์รุ่นต่อไป

คำถามที่พบบ่อย: เวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียล

คำถามที่ 1: เวเฟอร์ SiC กับเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลแตกต่างกันอย่างไร?
แผ่นเวเฟอร์ SiC หมายถึงวัสดุพื้นฐานทั้งหมด ในขณะที่แผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลนั้นรวมถึงชั้นเจือสารที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษซึ่งใช้ในการผลิตอุปกรณ์

Q2: แผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลมีความหนาให้เลือกกี่ขนาด?
โดยทั่วไปแล้วชั้นเอพิแท็กเซียลจะมีขนาดความหนาตั้งแต่ไม่กี่ไมโครเมตรไปจนถึงมากกว่า 100 ไมโครเมตร ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน

Q3: แผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงหรือไม่?
ใช่แล้ว แผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลสามารถทำงานได้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 600°C ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าซิลิคอนอย่างมาก

คำถามที่ 4: เหตุใดความหนาแน่นของข้อบกพร่องจึงมีความสำคัญในเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์แบบเอพิแท็กเซียล?
ความหนาแน่นของข้อบกพร่องที่ต่ำลงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและผลผลิตของอุปกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแรงดันสูง

Q5: มีแผ่นเวเฟอร์ SiC แบบ N-type และ P-type ให้เลือกทั้งสองแบบหรือไม่?
ใช่แล้ว ทั้งสองชนิดผลิตขึ้นโดยใช้การควบคุมก๊าซเจือปนอย่างแม่นยำในระหว่างกระบวนการเอพิแท็กเซียล

Q6: ขนาดเวเฟอร์มาตรฐานสำหรับเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลคือขนาดใดบ้าง?
ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐาน ได้แก่ 2 นิ้ว, 4 นิ้ว, 6 นิ้ว และ 8 นิ้ว ซึ่งกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นสำหรับการผลิตในปริมาณมาก

Q7: เวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลส่งผลกระทบต่อต้นทุนและประสิทธิภาพอย่างไร?
แม้ว่าในตอนแรกจะมีราคาแพงกว่าซิลิคอน แต่แผ่นเวเฟอร์ SiC แบบเอพิแท็กเซียลช่วยลดขนาดระบบและการสูญเสียพลังงาน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนโดยรวมในระยะยาว

ก่อนหน้า: ท่อแซฟไฟร์สำหรับป้องกันเทอร์โมคัปเปิล – ความแม่นยำสูงในอุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ต่อไป: เวเฟอร์ SiC ชนิด 4H-N แบบเอพิแท็กเซียล แรงดันสูง ความถี่สูง