Berbanding dengan 4H-SiC, walaupun celah jalur silikon karbida 3C (3C SiC) adalah lebih rendah, mobiliti pembawa, kekonduksian terma dan sifat mekanikalnya lebih baik daripada 4H-SiC. Selain itu, ketumpatan kecacatan pada antara muka antara pintu oksida penebat dan 3C-SiC adalah lebih rendah, yang lebih kondusif untuk menghasilkan peranti voltan tinggi, sangat boleh dipercayai dan tahan lama. Pada masa ini, peranti berasaskan 3C-SiC terutamanya disediakan pada substrat Si. Ketidakpadanan kekisi besar dan ketidakpadanan pekali pengembangan terma antara Si dan 3C SiC mengakibatkan ketumpatan kecacatan yang tinggi, yang menjejaskan prestasi peranti. Selain itu, wafer 3C-SiC kos rendah akan mempunyai kesan penggantian yang ketara pada pasaran peranti kuasa dalam julat voltan 600V-1200V, mempercepatkan kemajuan keseluruhan industri. Oleh itu, membangunkan wafer 3C-SiC pukal tidak dapat dielakkan.
PAM-XIAMENboleh menghasilkan wafer 3C-SiC pukal dalam jenis N, dengan mobiliti elektron yang lebih tinggi (3C SiC: 1100 cm2/V·s; 4H SiC：900 cm2/V·s). Memandangkan lebar celah jalur 3C-SiC lebih kecil, peranti boleh mempunyai arus terowong FN yang lebih kecil dan kebolehpercayaan dalam penyediaan lapisan oksida, yang boleh meningkatkan hasil peranti dengan ketara. Maklumat tambahan wafer 3C-SiC, sila rujuk helaian parameter di bawah:
1. Spesifikasi Wafer SiC 3C
No. 1 Substrat 3C-SiC 50.8mm
| Perkara | Substrat 2 inci N-Type 3C-SiC | |||
| gred | Gred Ultra-Perdana | Gred Perindustrian | Gred Ujian | |
| diameter | 50.8±0.38mm | |||
| ketebalan | 350±25um | |||
| Kekonduksian | N | |||
| Orientasi | pada paksi:<0001>±0.5° | |||
| Orientasi Rata Utama | {1-10}±5.0° | |||
| Panjang Rata Utama | 15.9±1.7mm | |||
| Orientasi Rata Menengah | Si menghadap ke atas: 90° CW.dari rata utama ±5.0° | |||
| Panjang Rata Sekunder | 8.0±1.7mm | |||
| MPD* | ＜0.1 sm-2 | |||
| Kerintangan* | ≤0.8Ω·cm | ≤1Ω·cm | ||
| LTV | ≤2.5μm | |||
| TTV | ≤5μm | |||
| Bow | ≤15μm | |||
| Warp | ≤25μm | ≤30μm | ||
| Kekasaran* | menggilap | Ra≤1nm | ||
| CMP | Ra≤0.2nm | Ra≤0.5nm | ||
| Retak Tepi oleh Cahaya Intensiti Tinggi | Tiada | 1 dibenarkan, ≤1mm | ||
| Plat Hex oleh Cahaya Intensiti Tinggi* | Luas terkumpul≤0.05% | Luas terkumpul≤3% | ||
| Kawasan Politaip mengikut Cahaya Intensiti Tinggi* | Tiada | Luas terkumpul≤5% | ||
| Kemasukan Karbon Visual | Luas terkumpul≤0.05% | Luas terkumpul≤3% | ||
| Calar pada Muka Si oleh Cahaya Intensiti Tinggi | Tiada | 8 calar hingga 1x panjang terkumpul diameter wafer | ||
| Cip Tepi oleh Cahaya Intensiti Tinggi | Tiada yang dibenarkan≥0.2mm lebar dan kedalaman | 5 dibenarkan, ≤1mm setiap satu | ||
| Pencemaran Si-Face oleh Cahaya Intensiti Tinggi | Tiada | |||
| Pengecualian Edge | 1mm | 5mm | ||
| Pakej | Kotak Wafer Tunggal atau Kotak Berbilang Wafer | |||
Nilai "*" digunakan untuk keseluruhan permukaan wafer kecuali untuk kawasan pengecualian tepi
No. 2 Substrat 3C-SiC 100mm
| Perkara | Substrat 4 inci N-Type 3C-SiC | |||
| gred | Gred Ultra-Perdana | Gred Perindustrian | Gred Ujian | |
| diameter | 99.5~100mm | |||
| ketebalan | 350±25um | |||
| Kekonduksian | N | |||
| Orientasi | pada paksi｛111｝±0.5° | |||
| Orientasi Rata Utama | {1-10}±5.0° | |||
| Panjang Rata Utama | 32.5±2.0mm | |||
| Orientasi Rata Menengah | Si menghadap ke atas: 90° CW.dari rata utama ±5.0° | |||
| Panjang Rata Sekunder | 18.0±2.0mm | |||
| MPD* | ＜0.1 sm-2 | |||
| Kerintangan* | ≤0.1Ω·cm | ≤0.3Ω·cm | ||
| LTV | ≤2.5μm | ≤10μm | ||
| TTV | ≤5μm | ≤15μm | ||
| Bow | ≤15μm | ≤25μm | ||
| Warp | ≤30μm | ≤40μm | ||
| Kekasaran* | menggilap | Ra≤1nm | ||
| CMP | Ra≤0.2nm | Ra≤0.5nm | ||
| Retak Tepi oleh Cahaya Intensiti Tinggi | Tiada | Panjang terkumpul≤10mm, panjang tunggal≤2mm | ||
| Plat Hex oleh Cahaya Intensiti Tinggi* | Luas terkumpul≤0.05% | Luas kumulatif≤0.1% | ||
| Kawasan Politaip mengikut Cahaya Intensiti Tinggi* | Tiada | Luas terkumpul≤3% | ||
| Kemasukan Karbon Visual | Luas terkumpul≤0.05% | Luas terkumpul≤3% | ||
| Calar pada Muka Si oleh Cahaya Intensiti Tinggi | Tiada | Kumulatif≤1 x diameter wafer | ||
| Cip Tepi oleh Cahaya Intensiti Tinggi | Tiada yang dibenarkan≥0.2mm lebar dan kedalaman | 5 dibenarkan, ≤1mm setiap satu | ||
| Pencemaran Si-Face oleh Cahaya Intensiti Tinggi | Tiada | |||
| Pengecualian Edge | 3mm | 6mm | ||
| Pakej | Kotak Wafer Tunggal atau Kotak Berbilang Wafer | |||
Nilai "*" digunakan untuk keseluruhan permukaan wafer kecuali untuk kawasan pengecualian tepi
2. Keunggulan 3C-SiC Dianalisis Berdasarkan Peranti MOSFET
Pertama, mobiliti elektron (lihat jadual 1). Menurut laporan, julat mobiliti n-saluran bagi MOSFET 3C SiC berasaskan silikon ialah 100-370 cm2/V·s. MOSFET 4H-SiC sisi biasanya 20-40 cm2/V·s, dan peranti alur ialah 6-90 cm2/V·s. MOSFET SiC telah dicipta pada sisi A melalui pempasifan nitrogen, meningkatkan mobiliti saluran kepada 131 cm2/V·s, tetapi juga lebih rendah daripada peranti 3C SiC berasaskan silikon.
| Jadual 1 Sifat Cubic Silicon Carbide (3C-SiC) Berbanding dengan Bahan Semikonduktor Lain (@300K) | ||||||||
| Bahan | Celah jalur (eV) | Conc Pembawa Intrinsik. (cm-3) | Pemalar Dielektrik | Mobiliti Elektron (cm2/vs) | Medan Elektrik Kritikal (MV/cm) | Halaju Ketepuan (107cm/s) | Kekonduksian Terma (W/cmK) | Tokoh Kejawatan Baliga |
| 3C-SiC | 2.36 | 1.5×10-1 | 9.7 | 800 | 1.4 | 2.5 | 3.2 | 86 |
| 4H-SiC | 3.26 | 8.26×10-9 | 10 | 720a
650c |
2.8 | 2.0 | 4.5 | 556 |
| Si | 1.12 | 1.5×1010 | 11.8 | 1350 | 0.2 | 1.0 | 1.5 | 1 |
| Diamond | 5.45 | 1.6×10-27 | 5.5 | 3800 | 10 | 2.7 | 22 | 8.4×104 |
| 2H-GaN | 3.39 | 1.9×10-10 | 9.9 | 1000a
2000** |
3.75a
3.3* |
2.5 | 1.3 | 3175 |
| GaAs | 1.42 | 1.8×106 | 13.1 | 8500 | 0.4 | 1.2 | 0.55 | 29 |
Seterusnya ialah kebolehpercayaan. Pada masa ini, kesesakan teknologi teras SiC MOSFET tertumpu pada kualiti antara muka lapisan oksida pintu yang lemah, yang bukan sahaja mempunyai mobiliti saluran yang rendah tetapi juga menjejaskan kestabilan voltan ambang. Pintu oksida juga mempunyai kelemahan kegagalan pada suhu tinggi. Kepekatan perangkap antara muka antara 3C-SiC dan pintu oksida penebat adalah jauh lebih rendah, yang membantu untuk mengeluarkan peranti yang boleh dipercayai dan tahan lama.
Selain itu, ketinggian penghalang 3C-SiC ialah 3.7 eV (lihat Rajah.1), yang jauh lebih tinggi daripada silikon dan 4H SiC. Oleh itu, apabila arus kebocoran dalam litar pemacu pintu adalah sama, medan elektrik di dalam 3C-SiC MOSFET adalah dua hingga tiga kali lebih tinggi daripada itu dalam 4H-SiC. Oleh itu, keperluan penurunan nilai untuk MOSFET kuasa parit 3C-SiC adalah jauh kurang ketat berbanding untuk peranti 4H-SiC.
Rajah.1 Struktur Jalur Semikonduktor Kuasa Utama pada 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC dan Silikon (menggambarkan offset jalur dengan SiO2)
Akhir sekali, 3C-SiC dengan lebar celah jalur tenaga rendah lebih hampir kepada silikon, yang mempunyai banyak faedah apabila diproses menjadi peranti.
3. Perbezaan4H-SiC,6H-SiC,3C-SiCdalam Aplikasi
4H-SiC mempunyai mobiliti elektron yang tinggi, rintangan pengaliran rendah dan ketumpatan arus yang tinggi, menjadikannya sesuai untuk peranti elektronik kuasa.
6H-SiC mempunyai struktur yang stabil dan prestasi luminescence yang baik, menjadikannya sesuai untuk peranti optoelektronik.
3C-SiC mempunyai halaju hanyutan elektron tepu yang tinggi dan kekonduksian terma kedua selepas kristal tunggal berlian, menjadikannya sesuai untuk peranti frekuensi tinggi dan berkuasa tinggi.
Untuk maklumat lanjut, sila hubungi kami e-mel divictorchan@powerwaywafer.com dan powerwaymaterial@gmail.com.