3C SiC пластина

3C SiC пластина

По сравнению с 4H-SiC, хотя ширина запрещенной зоны карбида кремния 3C (3C SiC) ниже, его подвижность носителей, теплопроводность и механические свойства лучше, чем у 4H-SiC. Кроме того, плотность дефектов на границе между изолирующим оксидным затвором и 3C-SiC ниже, что в большей степени способствует созданию высоковольтных, высоконадежных и долговечных устройств. В настоящее время устройства на основе 3C-SiC изготавливаются в основном на подложках Si. Большое несоответствие решеток и несоответствие коэффициентов теплового расширения между Si и 3C SiC приводят к высокой плотности дефектов, что влияет на производительность устройств. Более того, недорогие пластины 3C-SiC окажут значительное влияние на рынок силовых устройств в диапазоне напряжений 600–1200 В, ускоряя прогресс всей отрасли. Поэтому разработка объемных пластин 3C-SiC неизбежна.

PAM-СЯМЫНЬможет производить объемные пластины 3C-SiC типа N с более высокой подвижностью электронов (3C SiC: 1100 см-1).2/Против; 4H SiC: 900 см2/Против). Поскольку ширина запрещенной зоны 3C-SiC меньше, устройство может иметь меньший туннельный ток FN и надежность при подготовке оксидного слоя, что может значительно улучшить выход устройства. Дополнительную информацию о пластине 3C-SiC см. в таблицах параметров ниже:

3C SiC пластина

1. Характеристики пластины 3C SiC

№ 1. Подложка 3C-SiC толщиной 50,8 мм.

Пункт 2-дюймовая подложка 3C-SiC N-типа
класс Ультра-высший сорт Промышленный класс Тестовая оценка
Диаметр 50,8±0,38 мм
Толщина 350 ± 25 мкм
проводимость N
Ориентация по оси:<0001>±0,5°
Первичная плоская ориентация {1-10}±5,0°
Основная плоская длина 15,9±1,7 мм
Вторичная плоская ориентация Лицевой стороной вверх: 90° по часовой стрелке от плоского положения ±5,0°.
Вторичная плоская длина 8,0±1,7 мм
MPD* <0,1 см-2
Удельное сопротивление* ≤0,8 Ом·см ≤1Ом·см
LTV ≤2,5 мкм
TTV ≤5 мкм
Лук ≤15 мкм
деформироваться ≤25 мкм ≤30μm
Шероховатость* Полировка Ра≤1 нм
CMP Ra≤0,2 нм Ра≤0,5 нм
Краевые трещины от света высокой интенсивности Ни один 1 разрешено, ≤1 мм
Шестигранные пластины, излучаемые светом высокой интенсивности* Совокупная площадь≤0,05% Совокупная площадь≤3%
Политипные области при свете высокой интенсивности* Ни один Совокупная площадь≤5%
Визуальные включения углерода Совокупная площадь≤0,05% Совокупная площадь≤3%
Царапины на лице Si от света высокой интенсивности Ни один 8 царапин на совокупную длину 1x диаметра пластины
Краевые чипы от света высокой интенсивности Не допускается ширина и глубина ≥0,2 мм. Допускается 5, ≤1 мм каждый
Загрязнение Si-Face светом высокой интенсивности Ни один
Исключение краев 1 мм 5 мм
Пакет Одиночная вафельная коробка или несколько вафельных коробок

Значение «*» применимо ко всей поверхности пластины, за исключением областей исключения краев.

 

№ 2. Подложка 3C-SiC длиной 100 мм.

Пункт 4-дюймовая подложка 3C-SiC N-типа
класс Ультра-высший сорт Промышленный класс Тестовая оценка
Диаметр 99,5~100 мм
Толщина 350 ± 25 мкм
проводимость N
Ориентация по оси{111}±0,5°
Первичная плоская ориентация {1-10}±5,0°
Основная плоская длина 32,5±2,0 мм
Вторичная плоская ориентация Лицевой стороной вверх: 90° по часовой стрелке от плоского положения ±5,0°.
Вторичная плоская длина 18,0±2,0 мм
MPD* <0,1 см-2
Удельное сопротивление* ≤0,1 Ом·см ≤0,3 Ом·см
LTV ≤2,5 мкм ≤10 мкм
TTV ≤5 мкм ≤15 мкм
Лук ≤15 мкм ≤25 мкм
деформироваться ≤30μm ≤40 мкм
Шероховатость* Полировка Ра≤1 нм
CMP Ra≤0,2 нм Ра≤0,5 нм
Краевые трещины от света высокой интенсивности Ни один Совокупная длина ≤ 10 мм, одиночная длина ≤ 2 мм
Шестигранные пластины, излучаемые светом высокой интенсивности* Совокупная площадь≤0,05% Совокупная площадь≤0,1%
Политипные области при свете высокой интенсивности* Ни один Совокупная площадь≤3%
Визуальные включения углерода Совокупная площадь≤0,05% Совокупная площадь≤3%
Царапины на лице Si от света высокой интенсивности Ни один Суммарно≤1 x диаметр пластины
Краевые чипы от света высокой интенсивности Не допускается ширина и глубина ≥0,2 мм. Допускается 5, ≤1 мм каждый
Загрязнение Si-Face светом высокой интенсивности Ни один
Исключение краев 3мм 6мм
Пакет Одиночная вафельная коробка или несколько вафельных коробок

Значение «*» применимо ко всей поверхности пластины, за исключением областей исключения краев.

2. Превосходство 3C-SiC, проанализированного на основе MOSFET-устройства.

Во-первых, подвижность электронов (см. таблицу 1). По имеющимся данным, диапазон n-канальной подвижности кремниевых 3C SiC MOSFET составляет 100-370 см-1.2/Против. Боковой МОП-транзистор 4H-SiC обычно имеет длину 20–40 см.2/В·с, а устройство паза 6-90 см.2/Против. SiC MOSFET созданы на стороне A путем пассивации азотом, что увеличивает подвижность канала до 131 см.2/В·с, но также ниже, чем у кремниевых устройств 3C SiC.

Таблица 1. Свойства кубического карбида кремния (3C-SiC) по сравнению с другими полупроводниковыми материалами (@300K)
Материал Запрещенная зона (эВ) Внутренний перевозчик Conc. (см-3) Диэлектрическая постоянная Подвижность электронов (см2/Против) Критическое электрическое поле (МВ/см) Скорость насыщения (107см/с) Теплопроводность (Вт/смК) Почетная грамота Балиги
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
си 1.12 1,5×1010 11.8 1350 0.2 1.0 1.5 1
Алмаз 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

 

Дальше надежность. В настоящее время узким местом технологии SiC MOSFET является плохое качество интерфейса оксидного слоя затвора, который не только имеет низкую подвижность канала, но и влияет на стабильность порогового напряжения. Оксид затвора также имеет свойство разрушаться при высоких температурах. Концентрация ловушек на границе раздела 3C-SiC и изолирующего оксидного затвора намного ниже, что помогает производить надежные и долговечные устройства.

Кроме того, высота барьера 3C-SiC составляет 3,7 эВ (см. рис.1), что значительно выше, чем у кремния и 4H SiC. Следовательно, когда ток утечки в цепи управления затвором одинаков, электрическое поле внутри МОП-транзистора 3C-SiC в два-три раза выше, чем в 4H-SiC. Таким образом, требования к снижению номинальных характеристик для траншейных силовых МОП-транзисторов 3C-SiC гораздо менее строгие, чем требования к устройствам 4H-SiC.

Зонная структура основного силового полупроводника на 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC и кремнии

Рис.1 Зонная структура основного силового полупроводника на 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC и кремнии (показаны смещения зон с SiO2)

И последнее, но не менее важное: 3C-SiC с низкой шириной запрещенной зоны ближе к кремнию, который имеет множество преимуществ при переработке в устройства.

3. Различия4H-SiC,6H-SiC,3C-SiCв Приложениях

4H-SiC обладает высокой подвижностью электронов, низким сопротивлением проводимости и высокой плотностью тока, что делает его подходящим для силовых электронных устройств.

6H-SiC имеет стабильную структуру и хорошие характеристики люминесценции, что делает его пригодным для оптоэлектронных устройств.

3C-SiC имеет высокую скорость дрейфа электронов насыщения и теплопроводность, уступающую только монокристаллам алмаза, что делает его пригодным для высокочастотных и мощных устройств.

Powerwaywafer

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте по адресуvictorchan@powerwaywafer.com и powerwaymaterial@gmail.com.

Поделиться этой записью