PAM-XIAMEN est en mesure de vous fournir un substrat SiC de type P. Pour plus de spécifications, veuillez consulter :https://www.powerwaywafer.com/p-type-silicon-carbide-substrate-and-igbt-devices.html.

Le monocristal SiC présente les caractéristiques d'une large bande interdite, d'un champ électrique de claquage critique élevé, d'une conductivité thermique élevée, d'une vitesse de dérive de saturation de porteur élevée et d'une bonne stabilité. Parmi les nombreuses formes cristallines de SiC, le 4H-SiC présente une mobilité électronique élevée et une faible anisotropie, ce qui en fait un matériau clé pour la fabrication de dispositifs électroniques de puissance de grande puissance pouvant fonctionner sous haute tension.

1. Importance de la recherche sur le substrat SiC de type P dopé à l’Al cultivé en PVT

Normalement, la résistivité des monocristaux de 4H-SiC doit être assez faible. Des monocristaux de SiC 4H de type N avec une résistivité inférieure à 30 mΩ•cm ont été préparés à l'aide de la méthode de transport physique de vapeur (PVT), réalisant des applications industrielles. Cependant, pour les monocristaux 4H-SiC de type p à faible résistivité, leur développement est nettement en retard par rapport aux monocristaux 4H SiC de type n. Jusqu'à présent, la résistivité des monocristaux de SiC 4H de type p à faible résistivité, qui sont encore au stade de la recherche, n'a pas diminué en dessous de 30 mΩ•cm. En particulier, la résistivité des monocristaux de SiC 4H de type p préparés par le procédé PVT industrialisé ne peut souvent être réduite qu'à environ 100 mΩ•cm. Cela limite sérieusement le développement de dispositifs de puissance importants tels que les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) 4H-SiC à canal N qui peuvent fonctionner sous haute tension (> 10 kV).

2. Recherche sur l'effet de compensation dans le 4H-SiC de type P cultivé en PVT

Deux raisons principales limitent le développement du SiC 4H de type p à faible résistivité. Premièrement, ionisation incomplète de l’impureté Al de type p. L'énergie d'ionisation de l'Al dans le 4H-SiC est d'environ 0,23 eV, ce qui entraîne un taux d'ionisation de seulement 5 à 30 % pour l'Al à température ambiante. Deuxièmement, il existe de nombreux centres de compensation. Même si l’on croyait autrefois que les impuretés d’azote (N) involontairement dopées constituaient les principaux centres de compensation, des résultats expérimentaux ont montré que le nombre de centres de compensation est souvent supérieur à la concentration de dopage à l’azote. Cela signifie également qu'il existe d'autres centres de compensation inconnus.

Grâce à des calculs de premiers principes, il a été constaté que les lacunes de carbone positivement divalent (VC2 +) constituent un centre de compensation majeur dans le 4H-SiC dopé à l'Al. À mesure que la concentration de dopage à l'Al augmente, l'énergie de formation de VC2 + diminue, fixant ainsi le niveau de Fermi de 4H-SiC à des positions plus profondes. Cela limite sérieusement l'augmentation de la concentration en porteurs provoquée par l'augmentation de la concentration de dopage en Al dans le 4H-SiC, et restreint la préparation de SiC 4H de type p à faible résistivité. Lorsque la concentration de dopage en Al est très élevée (≥1020 cm-3), des atomes d'Al interstitiels trivalents positifs (Ali3+) apparaissent également, ce qui peut contribuer en partie à l'effet de compensation. Les résultats de recherche ci-dessus devraient guider les chercheurs dans le développement de méthodes de contrôle des défauts pour le 4H-SiC dans des conditions d'équilibre non thermodynamiques, en supprimant ou même en éliminant les centres de compensation, permettant ainsi la préparation de 4H-SiC de type p à faible résistivité.

Fig. 1 (a) Diagramme schématique de l'effet de compensation de VC2+ et Ali3+ sur Alsi1- ; (b) diagramme d'énergie de formation des complexes Al, VC et AlSi-VC calculé selon les premiers principes.

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