English

رقاقة SiC فوقية لأجهزة الطاقة - 4H-SiC، من النوع N، كثافة عيوب منخفضة

رقاقة SiC فوقية لأجهزة الطاقة - 4H-SiC، من النوع N، ذات كثافة عيوب منخفضة (صورة مميزة)
  • رقاقة SiC فوقية لأجهزة الطاقة - 4H-SiC، من النوع N، كثافة عيوب منخفضة
  • رقاقة SiC فوقية لأجهزة الطاقة - 4H-SiC، من النوع N، كثافة عيوب منخفضة
  • رقاقة SiC فوقية لأجهزة الطاقة - 4H-SiC، من النوع N، كثافة عيوب منخفضة

وصف مختصر:

تُعدّ رقاقة كربيد السيليكون الإبيتاكسية (SiC Epitaxial Wafer) جوهر أجهزة أشباه الموصلات الحديثة عالية الأداء، وخاصةً تلك المصممة لعمليات عالية الطاقة والتردد ودرجات الحرارة. وهي اختصار لـ "رقاقة كربيد السيليكون الإبيتاكسية"، وتتكون من طبقة رقيقة وعالية الجودة من كربيد السيليكون الإبيتاكسية (SiC Epitaxial Wafer) مزروعة فوق ركيزة من كربيد السيليكون. ويشهد استخدام تقنية رقاقة كربيد السيليكون الإبيتاكسية (SiC Epitaxial Wafer) توسعًا سريعًا في المركبات الكهربائية، والشبكات الذكية، وأنظمة الطاقة المتجددة، والفضاء الجوي، نظرًا لخصائصها الفيزيائية والإلكترونية المتفوقة مقارنةً بالرقاقات التقليدية القائمة على السيليكون.


سمات

مخطط تفصيلي

رقاقة SiC الفوقية-4
SiC الفوقي ويفر-6 - 副本

مقدمة

تُعدّ رقاقة كربيد السيليكون الإبيتاكسية (SiC Epitaxial Wafer) جوهر أجهزة أشباه الموصلات الحديثة عالية الأداء، وخاصةً تلك المصممة لعمليات عالية الطاقة والتردد ودرجات الحرارة. وهي اختصار لـ "رقاقة كربيد السيليكون الإبيتاكسية"، وتتكون من طبقة رقيقة وعالية الجودة من كربيد السيليكون الإبيتاكسية (SiC Epitaxial Wafer) مزروعة فوق ركيزة من كربيد السيليكون. ويشهد استخدام تقنية رقاقة كربيد السيليكون الإبيتاكسية (SiC Epitaxial Wafer) توسعًا سريعًا في المركبات الكهربائية، والشبكات الذكية، وأنظمة الطاقة المتجددة، والفضاء الجوي، نظرًا لخصائصها الفيزيائية والإلكترونية المتفوقة مقارنةً بالرقاقات التقليدية القائمة على السيليكون.

مبادئ تصنيع رقاقة SiC الفوقية

يتطلب إنتاج رقاقة طبقة فوقية من كربيد السيليكون (SiC) عملية ترسيب بخاري كيميائي (CVD) عالية التحكم. تُزرع الطبقة فوقية عادةً على ركيزة أحادية البلورة من كربيد السيليكون (SiC) باستخدام غازات مثل السيلان (SiH₄) والبروبان (C₃H₈) والهيدروجين (H₂) عند درجات حرارة تتجاوز 1500 درجة مئوية. يضمن هذا النمو فوقية عالية الحرارة محاذاة بلورية ممتازة وعيوبًا ضئيلة بين الطبقة فوقية والركيزة.

تتضمن العملية عدة مراحل رئيسية:

  1. تحضير الركيزة:يتم تنظيف رقاقة SiC الأساسية وتلميعها حتى تصبح ناعمة ذريًا.

  2. نمو CVD:في مفاعل عالي النقاء، تتفاعل الغازات لترسيب طبقة SiC أحادية البلورة على الركيزة.

  3. مكافحة المنشطات:يتم إدخال المنشطات من النوع N أو النوع P أثناء عملية التبلور لتحقيق الخصائص الكهربائية المطلوبة.

  4. التفتيش والقياس:يتم استخدام المجهر الضوئي، ومجهر القوة الذرية، والحيود بالأشعة السينية للتحقق من سمك الطبقة، وتركيز المنشطات، وكثافة العيوب.

تُراقب كل رقاقة من كربيد السيليكون (SiC) بعناية للحفاظ على تفاوتات دقيقة في تجانس السُمك، واستواء السطح، والمقاومة. وتُعدّ القدرة على ضبط هذه المعلمات بدقة أمرًا أساسيًا في ترانزستورات MOSFET عالية الجهد، وثنائيات شوتكي، وغيرها من أجهزة الطاقة.

مواصفة

المعلمة مواصفة
فئات علم المواد، ركائز البلورات المفردة
متعدد الأنواع 4H
المنشطات نوع N
القطر 101 ملم
تسامح القطر ± 5%
سماكة 0.35 ملم
التسامح في السُمك ± 5%
طول المسطح الأساسي 22 مم (± 10%)
TTV (التباين الكلي في السُمك) ≤10 ميكرومتر
الاعوجاج ≤25 ميكرومتر
ف و م م ≤30 ثانية قوسية
تشطيب السطح Rq ≤0.35 نانومتر

تطبيقات رقاقة SiC الفوقية

منتجات رقائق SiC Epitaxial Wafer لا غنى عنها في قطاعات متعددة:

  • المركبات الكهربائية:تعمل الأجهزة القائمة على SiC Epitaxial Wafer على زيادة كفاءة مجموعة نقل الحركة وتقليل الوزن.

  • الطاقة المتجددة:تستخدم في العاكسات لأنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

  • إمدادات الطاقة الصناعية:تمكين التبديل عالي التردد وعالي الحرارة مع خسائر أقل.

  • الفضاء والدفاع:مثالي للبيئات القاسية التي تتطلب أشباه موصلات قوية.

  • محطات قاعدة 5G:تدعم مكونات رقاقة SiC Epitaxial كثافات طاقة أعلى لتطبيقات RF.

تمكن رقاقة SiC Epitaxial من الحصول على تصميمات مضغوطة، وتبديل أسرع، وكفاءة تحويل طاقة أعلى مقارنة برقائق السيليكون.

مزايا رقاقة SiC الفوقية

تقدم تقنية SiC Epitaxial Wafer فوائد كبيرة:

  1. جهد انهيار عالي:تتحمل جهدًا يصل إلى 10 مرات أعلى من رقائق السيليكون.

  2. الموصلية الحرارية:تعمل رقاقة SiC Epitaxial على تبديد الحرارة بشكل أسرع، مما يسمح للأجهزة بالعمل بشكل أكثر برودة وموثوقية.

  3. سرعات تحويل عالية:تتيح خسائر التبديل المنخفضة كفاءة أعلى وصغرًا.

  4. فجوة النطاق العريض:يضمن الاستقرار عند الجهد العالي ودرجات الحرارة العالية.

  5. متانة المواد:يعتبر SiC خاملًا كيميائيًا وقويًا ميكانيكيًا، وهو مثالي للتطبيقات الصعبة.

وتجعل هذه المزايا رقاقة SiC Epitaxial Wafer المادة المفضلة للجيل القادم من أشباه الموصلات.

الأسئلة الشائعة: رقاقة SiC الفوقية

س1: ما هو الفرق بين رقاقة SiC ورقاقة SiC Epitaxial؟
تشير رقاقة SiC إلى الركيزة السائبة، في حين تتضمن رقاقة SiC Epitaxial طبقة مشوّبة مزروعة خصيصًا تستخدم في تصنيع الأجهزة.

س2: ما هي السماكات المتوفرة لطبقات رقاقة SiC Epitaxial Wafer؟
تتراوح الطبقات الطبقية عادة من بضعة ميكرومترات إلى أكثر من 100 ميكرومتر، اعتمادًا على متطلبات التطبيق.

س3: هل رقاقة SiC Epitaxial مناسبة للبيئات ذات درجات الحرارة العالية؟
نعم، يمكن لرقاقة SiC Epitaxial أن تعمل في ظروف أعلى من 600 درجة مئوية، متفوقة على السيليكون بشكل كبير.

س4: لماذا تعتبر كثافة العيوب مهمة في رقاقة SiC Epitaxial Wafer؟
يؤدي انخفاض كثافة العيوب إلى تحسين أداء الجهاز وإنتاجيته، وخاصةً لتطبيقات الجهد العالي.

س5: هل رقائق SiC Epitaxial من النوع N والنوع P متوفرة؟
نعم، يتم إنتاج كلا النوعين باستخدام التحكم الدقيق في غاز المنشط أثناء عملية التراكب.

س6: ما هي أحجام الرقاقة القياسية لرقاقة SiC Epitaxial؟
تتضمن الأقطار القياسية 2 بوصة، و4 بوصة، و6 بوصة، وبشكل متزايد 8 بوصة للتصنيع بكميات كبيرة.

س7: كيف يؤثر رقاقة SiC Epitaxial Wafer على التكلفة والكفاءة؟
على الرغم من أنها أكثر تكلفة في البداية من السيليكون، فإن رقاقة SiC Epitaxial Wafer تقلل من حجم النظام وفقدان الطاقة، مما يحسن كفاءة التكلفة الإجمالية على المدى الطويل.

  • سابق:
  • التالي:

    • المنتجات ذات الصلة

    اكتب رسالتك هنا وأرسلها لنا
    اضغط على Enter للبحث أو ESC للإغلاق