Введение в продукт 3C-SiC пластин

Пластины 3C-SiC, также известные как кубические пластины из карбида кремния, являются ключевым представителем семейства широкозонных полупроводников. Благодаря своей уникальной кубической кристаллической структуре и исключительным физическим и химическим свойствам, пластины 3C-SiC широко используются в силовой электронике, радиочастотных устройствах, высокотемпературных датчиках и многом другом. По сравнению с обычным кремнием и другими политипами SiC, такими как 4H-SiC и 6H-SiC, 3C-SiC предлагает более высокую подвижность электронов и постоянную решетки, более близкую к кремнию, что обеспечивает превосходную совместимость эпитаксиального роста и снижение производственных затрат.

Благодаря высокой теплопроводности, широкой запрещенной зоне и высокому напряжению пробоя, пластины 3C-SiC сохраняют стабильную производительность в экстремальных условиях, таких как высокая температура, высокое напряжение и высокая частота, что делает их идеальными для электронных устройств следующего поколения с высокой эффективностью и энергосбережением.

Свойства 3C-SiC пластин

Процесс производства пластин 3C-SiC
 

Подготовка подложки
Пластины 3C-SiC обычно выращиваются на подложках из кремния (Si) или карбида кремния (SiC). Кремниевые подложки предлагают преимущества в стоимости, но представляют собой проблемы из-за несоответствия решетки и теплового расширения, которые необходимо тщательно контролировать, чтобы минимизировать дефекты. Подложки из SiC обеспечивают лучшее соответствие решетки, что приводит к более качественным эпитаксиальным слоям.

Эпитаксиальный рост методом химического осаждения из паровой фазы (CVD)
Высококачественные монокристаллические пленки 3C-SiC выращиваются на подложках методом химического осаждения из паровой фазы. Реагирующие газы, такие как метан (CH4) и силан (SiH4) или хлорсиланы (SiCl4), реагируют при повышенных температурах (~1300°C) с образованием кристалла 3C-SiC. Точный контроль скорости потока газа, температуры, давления и времени роста обеспечивает целостность кристалла и однородность толщины эпитаксиального слоя.

Контроль дефектов и управление напряжением
Из-за несоответствия решетки между кремниевой подложкой и 3C-SiC, во время роста могут образовываться дефекты, такие как дислокации и дефекты упаковки. Оптимизация параметров роста и использование буферных слоев помогают снизить плотность дефектов и улучшить качество пластин.

Резка и полировка пластин
После эпитаксиального роста материал разрезается на стандартные размеры пластин. Далее следуют многократные этапы шлифовки и полировки, достигающие промышленного уровня гладкости и плоскостности с шероховатостью поверхности, часто ниже нанометрового масштаба, подходящего для производства полупроводников.

Легирование и настройка электрических свойств
Легирование N-типа или P-типа вводится во время роста путем регулировки концентрации легирующих газов, таких как азот или бор, адаптируя электрические свойства пластин в соответствии с требованиями конструкции устройства. Точная концентрация легирования и однородность имеют решающее значение для производительности устройства.

Принципы материала и преимущества производительности
 

Кристаллическая структура
3C-SiC имеет кубическую кристаллическую структуру (пространственная группа F43m), аналогичную кремнию, что облегчает эпитаксиальный рост на кремниевых подложках и уменьшает дефекты, вызванные несоответствием решетки. Постоянная решетки составляет приблизительно 4,36 Å.

Широкозонный полупроводник
С шириной запрещенной зоны около 2,3 эВ, 3C-SiC превосходит кремний (1,12 эВ), позволяя работать при более высоких температурах и напряжениях без тока утечки, вызванного термически возбужденными носителями, что значительно улучшает термостойкость и устойчивость к напряжению устройства.

Высокая теплопроводность и стабильность
Карбид кремния обладает теплопроводностью около 490 Вт/м·K, что значительно выше, чем у кремния, что обеспечивает быстрое рассеивание тепла от устройств, снижая тепловое напряжение и увеличивая срок службы устройств в мощных приложениях.

Высокая подвижность носителей
3C-SiC имеет подвижность электронов приблизительно 800 см²/В·с, что выше, чем у 4H-SiC, что обеспечивает более высокую скорость переключения и лучшую частотную характеристику для радиочастотных и высокоскоростных электронных устройств.

Коррозионная стойкость и механическая прочность
Материал обладает высокой устойчивостью к химической коррозии и механически прочен, подходит для суровых промышленных условий и точных процессов микропроизводства.

Применение пластин 3C-SiC

Пластины 3C-SiC широко используются в различных передовых электронных и оптоэлектронных областях благодаря своим превосходным свойствам материала:

Силовая электроника
Используется в высокоэффективных силовых MOSFET, диодах Шоттки и биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT), 3C-SiC позволяет устройствам работать при более высоких напряжениях, температурах и скоростях переключения с уменьшенными потерями энергии.

Радиочастотные (RF) и микроволновые устройства
Идеально подходит для высокочастотных усилителей и силовых устройств в базовых станциях связи 5G, радиолокационных системах и спутниковой связи, благодаря высокой подвижности электронов и термической стабильности.

Высокотемпературные датчики и MEMS
Подходит для микроэлектромеханических систем (MEMS) и датчиков, которые должны надежно работать в экстремальных температурных и агрессивных химических условиях, таких как мониторинг двигателей автомобилей и аэрокосмические приборы.

Оптоэлектроника
Используется в ультрафиолетовых (УФ) светодиодах и лазерных диодах, используя оптическую прозрачность и радиационную стойкость 3C-SiC.

Электрические транспортные средства и возобновляемая энергия
Поддерживает высокопроизводительные инверторные модули и преобразователи мощности, повышая эффективность и надежность в электрических транспортных средствах (EV) и системах возобновляемой энергии.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о пластинах 3C-SiC

В1: В чем основное преимущество пластин 3C-SiC перед традиционными кремниевыми пластинами?
О1: 3C-SiC имеет более широкую запрещенную зону (около 2,3 эВ), чем кремний (1,12 эВ), что позволяет устройствам работать при более высоких температурах, напряжениях и частотах с лучшей эффективностью и термической стабильностью.

В2: Как 3C-SiC сравнивается с другими политипами SiC, такими как 4H-SiC и 6H-SiC?
О2: 3C-SiC обеспечивает лучшее соответствие решетки с кремниевыми подложками и более высокую подвижность электронов, что полезно для высокоскоростных устройств и интеграции с существующей кремниевой технологией. Однако 4H-SiC более зрелый с точки зрения коммерческой доступности и имеет более широкую запрещенную зону (~3,26 эВ).

В3: Какие размеры пластин доступны для 3C-SiC?
О3: Распространенные размеры включают пластины 2-дюймовые, 3-дюймовые и 4-дюймовые. Пользовательские размеры могут быть доступны в зависимости от производственных возможностей.

В4: Могут ли пластины 3C-SiC легироваться для различных электрических свойств?
О4: Да, пластины 3C-SiC могут быть легированы легирующими веществами N-типа или P-типа во время роста для достижения желаемой проводимости и характеристик устройства.

В5: Каковы типичные области применения пластин 3C-SiC?
О5: Они используются в силовой электронике, радиочастотных устройствах, высокотемпературных датчиках, MEMS, УФ-оптоэлектронике и силовых модулях для электромобилей.

Сопутствующие товары

12-дюймовая пластина SiC 300 мм пластина из карбида кремния проводящая, учебная N-типа, исследовательского класса

4H/6H P-типа SiC пластина 4 дюйма 6 дюймов Z класса P класса D класса вне оси 2,0°-4,0° в сторону легирования P-типа

О нас

ZMSH специализируется на высокотехнологичной разработке, производстве и продаже специального оптического стекла и новых кристаллических материалов. Наша продукция обслуживает оптическую электронику, потребительскую электронику и военную промышленность. Мы предлагаем оптические компоненты из сапфира, крышки для линз мобильных телефонов, керамику, LT, карбид кремния SIC, кварц и полупроводниковые кристаллические пластины. Обладая квалифицированным опытом и передовым оборудованием, мы преуспеваем в обработке нестандартной продукции, стремясь быть ведущим высокотехнологичным предприятием в области оптоэлектронных материалов.