6-Zoll-leitfähige Einzelkristall-SIC auf polykristallinem SIC-Kompositsubstrat

Die 6-Zoll-leitfähige Einzelkristall-SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat

Zusammenfassung des 6-Zoll-leitenden Einkristall-SiC auf polykristallinem SiC-VerbundsubstratE

Die6-Zoll-leitendes Einzelkristall SiC auf PolykristallDas lineare SiC-Verbundsubstrat ist eine neue Art von Halbleiter-Substratstruktur.

Sein Kern besteht darin, einen einkristallischen leitfähigen dünnen SiC-Film auf ein polykristallines Siliziumcarbid (SiC) -Substrat zu binden oder epitaxial zu wachsen.Seine Struktur verbindet die hohen Leistungsmerkmale von SiC mit einem Kristall (z. B. hohe Trägermobilität und geringe Defektdichte) mit den Vorteilen von polykristallinen SiC-Substraten mit niedrigen Kosten und großen Größen.

Es eignet sich für die Herstellung von Hochleistungs- und Hochfrequenzgeräten und ist besonders wettbewerbsfähig bei kostengünstigen Anwendungen.Polycrystalline SiC-Substrate werden durch Sinterverfahren hergestellt, was die Kosten senkt und größere Größen (z. B. 6 Zoll) ermöglicht, aber ihre Kristallqualität ist schlechter und nicht direkt für Hochleistungsgeräte geeignet.

Attributtabelle, technische Merkmale und Vorteile vonDie 6-Zoll-leitfähige Einzelkristall-SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat

Attribute-Tabelle

Technische Merkmale und Vorteile

Hohe Leitfähigkeit:

Einkristallene SiC-Folien erreichen durch Doping (z. B. Stickstoff-Doping für den n-Typ) einen geringen Widerstand (< 10−3 Ω·cm), wodurch die Anforderungen an Leistungseinrichtungen mit geringem Verlust erfüllt werden.

Hochwärmeleitfähigkeit:

SiC hat eine mehr als dreimal höhere Wärmeleitfähigkeit als Silizium und ermöglicht eine effektive Wärmeableitung für hochtemperaturbedingte Umgebungen wie EV-Wechselrichter.

Hochfrequenzmerkmale:

Die hohe Elektronenmobilität von Einkristall-SiC unterstützt die Hochfrequenzschaltung, einschließlich 5G-HF-Geräten.

Kostenreduzierung durch polykristalline Substrate:

Polykristalline SiC-Substrate werden durch Pulversinterung hergestellt, kostet nur etwa 1/5 bis 1/3 der Einkristall-Substrate, und skalierbar auf 6 Zoll oder größere Größen.

Technik der heterogenen Bindung:

Hochtemperatur- und Hochdruckbindungsprozesse ermöglichen eine Bindung auf atomarer Ebene zwischen SiC-Einkristallen und den polykristallinen Substrat-Schnittstellen,Vermeidung häufiger Defekte beim traditionellen epitaxialen Wachstum.

Verbesserte mechanische Festigkeit:

Die hohe Zähigkeit von polykristallinen Substraten kompensiert die Bruchbarkeit von Einkristall-SiC und erhöht die Zuverlässigkeit des Geräts.

Physische Bilddarstellung

Herstellungsprozess des 6-Zoll-leitenden Einkristall-SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat

Polycrystalline SiC-Substratpräparate

Silikonkarbidpulver wird über hochtemperatures Sintern in polykristalline Substrate (~ 6 Zoll) gebildet.

Einkristallisierter SiC-Film:

Einkristallene SiC-Schichten werden auf dem polykristallinen Substrat mit chemischer Dampfdeposition (CVD) oder physikalischem Dampftransport (PVT) epitaxial angebaut.

Bindungstechnik:

Die Bindung auf atomarer Ebene an Einkristall- und Polykristall-Schnittstellen erfolgt durch Metallbindung (z. B. Silberpaste) oder direkte Bindung (DBE).

Aufgeklärung

Das Hochtemperaturbrennen optimiert die Schnittstellenqualität und reduziert den Kontaktwiderstand.

Kernanwendungsbereiche vondas 6-Zoll-leitende Einkristall-SiC auf einem polykristallinen SiC-Verbundsubstrat

Neue Energiefahrzeuge

- Hauptumrichter: Leitfähige SiC-MOSFET mit einem Kristall verbessern die Wirkungsfähigkeit des Umrichter (Verluste um 5% bis 10% reduzieren) und reduzieren Größe und Gewicht. - On-Board-Ladegeräte (OBC):Hochfrequenzschaltfunktionen verkürzen die Ladezeiten und unterstützen 800-Volt-Hochspannungsplattformen.

Industrielle Stromversorgung und Photovoltaik

- Hochfrequenzumrichter: Höhere Umwandlungseffizienz (> 98%) in PV-Systemen erreichen und so die Gesamtkosten des Systems senken.

- Intelligente Netze: Verringerung der Energieverluste in Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsmodulen (HVDC).

Luft- und Raumfahrt

- Strahlungsfähige Geräte: Die Strahlungsbeständigkeit von SiC­Crystallen eignet sich für Satelliten-Strommanagementmodule.

- Motoren­Sensoren: Hochtemperatur­Toleranz (> 300°C) vereinfacht die Konstruktion des Kühlsystems.

Funk und Kommunikation

- 5G-Millimeterwellen-Geräte: Einkristall-SiC-basierte GaN-HEMTs liefern eine hohe Frequenz und eine hohe Leistung.

- Satellitenkommunikation: Polykristalline Substrate mit Schwingungsbeständigkeit, die sich an raue Weltraumbedingungen anpassen.

Fragen und Antworten

- Was ist das?Wie leitfähig ist ein 6-Zoll-leitendes Einzelkristall-SiC auf einem polykristallinen SiC-Verbundsubstrat?

A:Quelle der Leitfähigkeit: Die Leitfähigkeit von Einkristall SiC wird hauptsächlich durch Doping mit anderen Elementen (wie Stickstoff oder Aluminium) erreicht.mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit und Trägerkonzentration.

Einfluss von polykristallinem SiC: Polykristallines SiC weist aufgrund von Gitterfehlern und Diskontinuitäten, die seine leitfähigen Eigenschaften beeinträchtigen, typischerweise eine geringere Leitfähigkeit auf.in einem Verbundsubstrat, kann der polykristalline Teil eine gewisse Hemmung der Gesamtleitfähigkeit haben.

Vorteile der Verbundstruktur:Durch die Kombination von leitfähigem Einzelkristall-SiC mit polykristallinem SiC kann die allgemeine Hochtemperaturbeständigkeit und mechanische Festigkeit des Materials möglicherweise verbessert werden, während gleichzeitig die gewünschte Leitfähigkeit durch optimiertes Design in bestimmten Anwendungen erreicht wird.

Anwendungsmöglichkeiten: This composite structure is often used in high-power electronic devices and high-temperature environments because its excellent thermal and electrical conductivity make it suitable for operation under extreme conditions.

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