炭化ケイ素単結晶のSiC結晶と業界標準

炭化ケイ素単結晶のSiC結晶と業界標準

PAM-XIAMENは、パワーエレクトロニクスデバイスおよびマイクロ波パワーデバイス用の4HSiCクリスタルを販売しています。 250以上のポリタイプがあることがわかっています 炭化ケイ素単結晶、ただし、最も一般的なポリタイプは、立方最密充填3C-SiCと六角形最密充填4Hおよび6H-SiCです。 その中で、4H-SiCが最も広く使用されています。 これらのSiC結晶のポリタイプは同じ化学組成を持っていますが、それらの物理的特性、特にバンドギャップ、キャリア移動度、絶縁破壊電圧などの半導体特性はまったく異なります。 主なSiC結晶成長技術はPTVです。 あなたが私たちから購入できる炭化ケイ素結晶は次のように示されています:

1.SiC単結晶の仕様

アイテム1

炭化ケイ素(SiC)4インチ水晶仕様
グレード 生産グレード 研究グレード ダミーグレード
ポリタイプ 4H
直径 100.0mm±0.5mm
キャリアタイプ N型
抵抗率 0.015〜0.028 ohm.cm
方向付け 4.0°±0.2°
プライマリオリエンテーションフラット (10-10}±5.0°
プライマリフラット長 32.5mm±2.0mm
二次オリエンテーションフラット Si面:90°cw。 一次フラットから±5°
C面:90°cw。 一次フラットから±5°
セカンダリフラット長 18.0mm±2.0mm
高輝度光によるエッジクラック
高輝度光による六角プレート
高輝度光によるポリタイプエリア
マイクロパイプ密度
エッジチップ

 

アイテム2

炭化ケイ素(SiC)6インチインゴット仕様
グレード 生産グレード 研究グレード ダミーグレード
ポリタイプ 4H
直径 150.0mm±0.5mm
キャリアタイプ N型
抵抗率 0.015〜0.028 ohm.cm
方向付け 4.0°±0.2°
プライマリオリエンテーションフラット {10-10}±5.0°
プライマリフラット長 47.5mm±2.5mm
高輝度光によるエッジクラック
高輝度光による六角プレート
高輝度光によるポリタイプエリア
マイクロパイプ密度
エッジチップ

 

2.約4HSiC結晶構造

SiC結晶はCとSiの安定した化合物です。 SiC結晶格子構造は、密に配置された2つの副格子で構成されています。 各Si(またはC)原子は、配向した強い四面体sp3結合によって周囲のC(Si)原子に結合しています。 SiCの四面体結合は非常に強いですが、積層欠陥形成のエネルギーは非常に低いです。 この特徴は、炭化ケイ素のポリタイプ現象を決定します。 各ポリタイプのC / Si二原子層の積層順序は異なります。 次の図に、4Hタイプの炭化ケイ素の結晶構造を示します。

4H-SiC結晶構造

3.炭化ケイ素の特性

SiC結晶の禁止バンド幅は、炭化ケイ素サーマルであるSiの2〜3倍です。導電率はSiの約4.4倍、臨界破壊電界は約8倍です電子の飽和ドリフト速度はSiの2倍です。 SiC単結晶のこれらの特性により、SiC単結晶は、高周波、高出力、高温耐性、および耐放射線性を備えた半導体デバイスに適した材料になっています。

4.炭化ケイ素単結晶インゴット業界標準

PAM-XIAMENの炭化ケイ素単結晶成長は業界標準に厳密に準拠しており、高度な機器と技術が使用されているため、SiC結晶の欠陥は少ないです。 業界基準の詳細については、以下の部分を参照してください。

4.1単結晶炭化ケイ素の試験配向

この規格は、X線回折配向法を使用してSiC結晶方位を決定する方法を指定し、6Hおよび4Hの結晶形を持つ炭化ケイ素単結晶の結晶方位の決定に適用できます。

SiC結晶の原子は、3次元の周期的に配置されており、表面距離dの一連の平行平面で構成されていると見なすことができます。 平行な単色X線が平面に入射し、隣接する平面上のX線間の光路差がその波長のn倍(nは整数)である場合、回折が発生します。 図に示すように、カウンターを使用して回折線を検出し、表示される位置に応じて単結晶炭化ケイ素の結晶方位を決定します。

幾何学的回折条件

入射ビームと入射面の間の角度がѳ、X線波長λ、結晶面間の距離d、および回折次数nが同時にブラッグの法則を満たす場合、X線回折ビームの強度は最大になります。 一般的なSiC結晶は六方晶系に属し、面間隔dとユニットセルパラメータa、cおよびミラー指数h、K、lの関係は次の式で表されます。

SiC結晶配向の式

4H-SiC単結晶2°角度(Cuターゲットka1λ= 0.15406nm)

回折面hk1
(100) 33.549°
(004) 35.670°
(110) 59.994°
(201) 71.2333°
(008) 75.760°
注:(hkl)グレード表記は、(hkil)、j =-(k + h)と同等です。

 

再現性のある条件下では、この方法で測定されたSiC結晶の全角度偏差の標準偏差は0.25°未満です。

4.2SiC結晶のポリタイプを決定するためのラマンスキャッタリング

立方晶炭化ケイ素結晶の場合、Si-C二原子層間の異なる積層方法が異なる結晶タイプを形成します。 要約すると、3C、nH、3nRの3つのカテゴリがあります。 これらの記号では、C(立方晶)、H(六角形)、R(三角形)の文字はSiC結晶の格子型を示し、nはに含まれる化学式単位(炭化ケイ素)の数を示します。ユニットセル。 3C-SiCにはラマンアクティブモードが1つだけあります。 この振動モードは三重縮退であり、波数796cmの横モードに分割できます。-1波数972cmの縦モード-1。 nH-SiCと3nR-SiCの構造はもっと複雑です。 nが大きいほど、プリミティブセルに含まれる原子(2n)の数が多くなり、ラマンアクティブモードの数が多くなります。 理論的には、2H-SiC、4H-SiC、6H-SiC、15R-SiCのラマン活性モードの数はそれぞれ4、10、16、18です。SiCポリタイプの結晶構造のラマン活性係数は異なり、位置も異なります。ラマンピークが生成される場所も異なります。 したがって、SiC種結晶構造を決定するために使用されます。

4H-SiCラマン分光法:

4HSiCラマンスペクトル

さまざまなSiCブール結晶のラマン分光データ:

ポリタイプ クリスタルシステム ポイントグループ ラマンスペクトル線波数cm-1
3C-SiC キュービック Td 796年代、972年代
2H-SiC キュービック C6V 264w、764w、799w、968w
4H-SiCの キュービック C6V 196w、204s、266w、610w、776s、796w、964s
6H-SiCの キュービック C6V 145w、150m、236w、241w、266w、504w、514w、767m、789s、797w、889w、965s
15R-SiC 三者 C3v 167w、173m、255w、256w、331w、337w、569w、573w、769s、785s、797m、860w、932w、938w、965s
注:ラマンスペクトル線の波数のsは強いことを意味し、mは中程度を意味し、wは弱いことを意味します。
4.3 Van derPauwによる単結晶炭化ケイ素の電気的特性の測定

SiC単結晶材料の電気的パラメータ試験は、ファンデルパウ法を採用しています。 任意の形状で均一な厚さの炭化ケイ素単結晶ウェーハサンプルの場合、4つのオーミック接触電極A、B、C、およびDがサンプルの周囲に作成されます。 典型的なファンデルパウのサンプルと電極の位置を図1に示します。サンプルの電流と電圧はそれぞれゼロ磁場と磁場の下で測定され、炭化ケイ素単結晶の抵抗率とホール係数は式( 1)および式(2)。 ホール係数の符号を使用して、の導電率タイプを決定できます。 SiCインゴット. Substituting resistivity and Hall coefficient into formula (3) can calculate the Hall mobility of SiC disc.

プロパティ式

式では:

P –抵抗率(オーム-cm);

Ru –ホール係数(cm3/ C);

uH –ホールの移動度(cm2/ Vs);

Ts–サンプルの厚さ(cm)

VH –ホール電圧(V);

VDC、VBCDC電極とBC電極の間でそれぞれ測定された電圧です。

IABそして私ADそれぞれAB電極とAD電極の間を流れる電流です。

B –サンプルに垂直な磁束(T)

F –ヴァンデルパウ補正係数

ホール係数が負の場合、SiC結晶の導電率タイプはN型であり、ホール係数が正の場合、導電率タイプはP型です。 再現性のある条件下では、このメソッドの測定結果の相対標準偏差は20%未満です。

詳細については、メールでお問い合わせください。 victorchan@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com.

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