Panoramica dei wafer epitassiali in SiC

I wafer epitassiali in SiC da 4 pollici (100 mm) continuano a svolgere un ruolo fondamentale nel mercato dei semiconduttori, fungendo da piattaforma altamente matura e affidabile per i produttori di dispositivi di potenza ed RF in tutto il mondo. La dimensione del wafer da 4” offre un eccellente equilibrio tra prestazioni, disponibilità ed economicità, rendendola la scelta principale del settore per la produzione da media ad alta volumi.

I wafer epitassiali in SiC sono costituiti da un sottile strato di carburo di silicio depositato con precisione su un substrato monocristallino di SiC di alta qualità. Lo strato epitassiale è progettato per un drogaggio uniforme, un'eccellente qualità cristallina e una finitura superficiale ultra-liscia. Con un'ampia banda proibita (3,2 eV), un elevato campo elettrico critico (~3 MV/cm) e un'elevata conducibilità termica, i wafer epitassiali in SiC da 4” consentono dispositivi che superano il silicio in applicazioni ad alta tensione, alta frequenza e alta temperatura.

Molte industrie, che vanno dai veicoli elettrici all'energia solare e agli azionamenti industriali, continuano a fare affidamento sui wafer epitassiali in SiC da 4” per produrre componenti elettronici di potenza efficienti, robusti e compatti.

Principio di fabbricazione

La produzione di wafer epitassiali in SiC da 4” prevede un processo altamente controllato di Deposizione chimica da vapore (CVD) processo:

1. Preparazione del substrato
   I substrati 4H-SiC o 6H-SiC da 4” ad alta purezza vengono sottoposti a lucidatura chimico-meccanica (CMP) avanzata per creare superfici atomiche lisce, riducendo al minimo i difetti durante la crescita epitassiale.

2. Crescita dello strato epitassiale
   Nei reattori CVD, gas come il silano (SiH₄) e il propano (C₃H₈) vengono introdotti ad alte temperature (~1600–1700 °C). Questi gas si decompongono e si depositano sul substrato, formando un nuovo strato di SiC cristallino.

3. Drogaggio controllato
   Droganti come l'azoto (tipo n) o l'alluminio (tipo p) vengono introdotti con attenzione per regolare le proprietà elettriche come la resistività e la concentrazione dei portatori.

4. Monitoraggio di precisione
   Il monitoraggio in tempo reale garantisce uno stretto controllo dell'uniformità dello spessore e dei profili di drogaggio sull'intero wafer da 4”.

5. Controllo qualità post-elaborazione
   I wafer finiti vengono sottoposti a test rigorosi:

   • Microscopia a forza atomica (AFM) per la rugosità superficiale

   • Spettroscopia Raman per stress e difetti

   • Diffrazione a raggi X (XRD) per la qualità cristallografica

   • Fotoluminescenza per la mappatura dei difetti

   • Misurazioni di curvatura/deformazione

Specifiche

Applicazioni

I wafer epitassiali in SiC da 4” consentono la produzione di massa di dispositivi di potenza affidabili in settori tra cui:

• Veicoli elettrici (EV)
  Inverter di trazione, caricabatterie di bordo e convertitori CC/CC.

• Energia rinnovabile
  Inverter solari a stringa, convertitori di energia eolica.

• Azionamenti industriali
  Azionamenti motore efficienti, sistemi servo.

• Infrastruttura 5G / RF
  Amplificatori di potenza e interruttori RF.

• Elettronica di consumo
  Alimentatori compatti e ad alta efficienza.

Domande frequenti (FAQ)

1. Perché scegliere i wafer epitassiali in SiC rispetto al silicio?
Il SiC offre una maggiore tolleranza alla tensione e alla temperatura, consentendo dispositivi più piccoli, più veloci e più efficienti.

2. Qual è il politipo SiC più comune?
4H-SiC è la scelta preferita per la maggior parte delle applicazioni ad alta potenza e RF grazie alla sua ampia banda proibita e all'elevata mobilità degli elettroni.

3. Il profilo di drogaggio può essere personalizzato?
Sì, il livello di drogaggio, lo spessore e la resistività possono essere completamente personalizzati in base alle esigenze dell'applicazione.

4. Tempi di consegna tipici?
I tempi di consegna standard sono di 4–8 settimane, a seconda delle dimensioni del wafer e del volume dell'ordine.

5. Quali controlli di qualità vengono eseguiti?
Test completi tra cui AFM, XRD, mappatura dei difetti, analisi della concentrazione dei portatori.

6. Questi wafer sono compatibili con le apparecchiature di fabbricazione del silicio?
Per lo più sì; sono necessarie piccole modifiche a causa della diversa durezza del materiale e delle proprietà termiche.

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