بررسی جامع تراشه‌های زیرلایه 10×10 میلی‌متری سیلیکون کاربید (SiC)

تراشه زیرلایه 10×10 میلی‌متری سیلیکون کاربید (SiC) یک ماده پایه نیمه‌رسانای تک کریستالی پیشرفته است که برای پشتیبانی از الزامات سخت‌گیرانه الکترونیک قدرت مدرن و دستگاه‌های اپتوالکترونیک طراحی شده است. این زیرلایه SiC که به دلیل قابلیت اتلاف حرارت استثنایی، شکاف باند الکترونیکی وسیع و استحکام شیمیایی برجسته خود شناخته می‌شود، امکان عملکرد قابل اطمینان اجزا را در شرایط سخت مانند دمای بالا، ولتاژ بالا و محیط‌های فرکانس سوئیچینگ بالا فراهم می‌کند. این تراشه‌های SiC مربعی که با دقت به ابعاد 10×10 میلی‌متر برش داده شده‌اند، به طور گسترده در آزمایشگاه‌های تحقیق و توسعه، توسعه نمونه‌های اولیه و تولید دستگاه‌های تخصصی استفاده می‌شوند.

فرآیند تولید تراشه‌های زیرلایه سیلیکون کاربید (SiC)

تولید زیرلایه‌های سیلیکون کاربید (SiC) معمولاً از انتقال بخار فیزیکی (PVT) یا فناوری‌های رشد کریستال تصعید استفاده می‌کند:

1. آماده‌سازی مواد اولیه: پودرهای SiC فوق‌العاده خالص در داخل یک بوته گرافیت با چگالی بالا قرار می‌گیرند.

2. رشد کریستال: تحت اتمسفر کنترل‌شده و دماهای بیش از 2000 درجه سانتی‌گراد، ماده تصعید شده و روی یک کریستال دانه دوباره متراکم می‌شود و یک بول SiC تک کریستالی بزرگ با حداقل نقص تولید می‌کند.

3. برش شمش: اره‌های سیم الماسی، شمش فله را به ویفرهای نازک یا تراشه‌های کوچک برش می‌دهند.

4. سایش و سنگ‌زنی: مسطح‌سازی سطح، علائم برش را از بین می‌برد و ضخامت یکنواخت را تضمین می‌کند.

5. پرداخت مکانیکی شیمیایی (CMP): یک سطح آینه‌ای صاف مناسب برای رسوب لایه اپی‌تاکسیال تولید می‌کند.

6. دوپینگ اختیاری: معرفی نیتروژن (نوع n) یا آلومینیوم/بور (نوع p) برای تنظیم ویژگی‌های الکتریکی.

7. تضمین کیفیت: بررسی‌های دقیق مسطح بودن، چگالی نقص و یکنواختی ضخامت، انطباق با استانداردهای نیمه‌رسانا را تضمین می‌کند.

ویژگی‌های مواد سیلیکون کاربید (SiC)

زیرلایه‌های سیلیکون کاربید در درجه اول در ساختار کریستالی 4H-SiC و 6H-SiC ساخته می‌شوند:

• 4H-SiC: تحرک الکترون بالاتر و عملکرد برتر را برای الکترونیک قدرت ولتاژ بالا مانند MOSFETها و دیودهای سد شاتکی نشان می‌دهد.

• 6H-SiC: خواصی را ارائه می‌دهد که برای کاربردهای RF و مایکروویو مناسب است.

مزایای فیزیکی کلیدی عبارتند از:

• شکاف باند وسیع: ~3.2–3.3 eV، که ولتاژ شکست بالا و راندمان را در دستگاه‌های سوئیچینگ قدرت تضمین می‌کند.

• رسانایی حرارتی: 3.0–4.9 W/cm·K، ارائه اتلاف حرارت عالی.

• مقاومت مکانیکی: سختی ~9.2 Mohs، مقاومت در برابر سایش مکانیکی در حین پردازش را فراهم می‌کند.

کاربردهای تراشه‌های زیرلایه سیلیکون کاربید 10×10 میلی‌متری

• الکترونیک قدرت: ماده اصلی برای MOSFETهای با راندمان بالا، IGBTها و دیودهای شاتکی در پیشرانه‌های EV، ذخیره انرژی و مبدل‌های انرژی تجدیدپذیر.

• دستگاه‌های فرکانس بالا و RF: ضروری برای سیستم‌های راداری، ارتباطات ماهواره‌ای و ایستگاه‌های پایه 5G.

• اپتوالکترونیک: مناسب برای LEDهای فرابنفش، دیودهای لیزری و فوتودیودها به دلیل شفافیت UV برتر.

• هوافضا و دفاع: امکان عملکرد الکترونیک در شرایط پرتوزا و دمای بالا را فراهم می‌کند.

• تحقیقات دانشگاهی و صنعتی: عالی برای مشخصه‌یابی مواد جدید، دستگاه‌های نمونه اولیه و توسعه فرآیند.

مشخصات فنی

سؤالات متداول - تراشه‌های زیرلایه سیلیکون کاربید (SiC)

سؤال 1: چرا زیرلایه‌های SiC را به جای سیلیکون سنتی انتخاب می‌کنید؟
SiC مقاومت شکست بالاتر، عملکرد حرارتی برتر و تلفات سوئیچینگ به طور قابل توجهی کمتری را ارائه می‌دهد و دستگاه‌ها را قادر می‌سازد تا به راندمان و قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به دستگاه‌های ساخته شده بر روی سیلیکون دست یابند.

سؤال 2: آیا این زیرلایه‌ها را می‌توان با لایه‌های اپی‌تاکسیال ارائه کرد؟
بله، گزینه‌های اپی آماده و اپی‌تاکسی سفارشی برای الزامات دستگاه‌های پرقدرت، RF یا اپتوالکترونیک در دسترس هستند.

سؤال 3: آیا ابعاد یا دوپینگ سفارشی ارائه می‌دهید؟
مطمئناً. اندازه‌های سفارشی، پروفایل‌های دوپینگ و عملیات سطحی برای پاسخگویی به نیازهای خاص برنامه در دسترس هستند.

سؤال 4: زیرلایه‌های SiC در شرایط عملیاتی شدید چگونه عمل می‌کنند؟
آنها یکپارچگی ساختاری و پایداری الکتریکی خود را در دماهای بیش از 600 درجه سانتی‌گراد و در محیط‌های مستعد تشعشع حفظ می‌کنند و آنها را در بخش‌های هوافضا، دفاعی و صنعتی با قدرت بالا ضروری می‌سازد.