6 Zoll Leitfähiges Einkristall-SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat Durchmesser 150 mm P-Typ N-Typ

Kurze Beschreibung:

Das 6 Zoll große, leitfähige monokristalline SiC-auf-polykristallinem SiC-Verbundsubstrat stellt eine innovative Siliziumkarbid-Materiallösung (SiC) dar, die für elektronische Geräte mit hoher Leistung, hohen Temperaturen und hohen Frequenzen entwickelt wurde. Dieses Substrat verfügt über eine einkristalline SiC-Aktivschicht, die durch spezielle Verfahren mit einer polykristallinen SiC-Basis verbunden ist. Dadurch werden die überlegenen elektrischen Eigenschaften von monokristallinem SiC mit den Kostenvorteilen von polykristallinem SiC kombiniert.
Im Vergleich zu herkömmlichen vollmonokristallinen SiC-Substraten bietet das 6 Zoll große, leitfähige monokristalline SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat eine hohe Elektronenbeweglichkeit und Hochspannungsfestigkeit bei gleichzeitig deutlich reduzierten Herstellungskosten. Die 6-Zoll-Wafergröße (150 mm) gewährleistet die Kompatibilität mit bestehenden Halbleiterproduktionslinien und ermöglicht so eine skalierbare Fertigung. Darüber hinaus ermöglicht das leitfähige Design den direkten Einsatz in der Herstellung von Leistungsbauelementen (z. B. MOSFETs, Dioden), wodurch zusätzliche Dotierungsprozesse überflüssig werden und die Produktionsabläufe vereinfacht werden.

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Produktdetail

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Technische Parameter

Größe:	6 Zoll
Durchmesser:	150 mm
Dicke:	400-500 μm
Parameter monokristalliner SiC-Filme
Polytyp:	4H-SiC oder 6H-SiC
Dopingkonzentration:	1×10¹⁴ - 1×10¹⁸ cm⁻³
Dicke:	5-20 μm
Flächenwiderstand:	10–1000 Ω/sq
Elektronenmobilität:	800-1200 cm²/Vs
Lochmobilität:	100-300 cm²/Vs
Parameter der polykristallinen SiC-Pufferschicht
Dicke:	50-300 μm
Wärmeleitfähigkeit:	150-300 W/m·K
Parameter des monokristallinen SiC-Substrats
Polytyp:	4H-SiC oder 6H-SiC
Dopingkonzentration:	1×10¹⁴ - 1×10¹⁸ cm⁻³
Dicke:	300-500 μm
Körnung:	> 1 mm
Oberflächenrauheit:	< 0,3 mm RMS
Mechanische und elektrische Eigenschaften
Härte:	9-10 Mohs
Druckfestigkeit:	3-4 GPa
Zugfestigkeit:	0,3–0,5 GPa
Durchbruchfeldstärke:	> 2 MV/cm
Gesamtdosistoleranz:	> 10 Mrad
Widerstand gegen Einzelereigniseffekte:	> 100 MeV·cm²/mg
Wärmeleitfähigkeit:	150-380 W/m·K
Betriebstemperaturbereich:	-55 bis 600 °C

Hauptmerkmale

Das 6 Zoll große leitfähige monokristalline SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat bietet eine einzigartige Balance aus Materialstruktur und Leistung und eignet sich daher für anspruchsvolle Industrieumgebungen:

1. Kosteneffizienz: Die polykristalline SiC-Basis reduziert die Kosten im Vergleich zu vollständig monokristallinem SiC erheblich, während die monokristalline SiC-Aktivschicht eine Leistung auf Geräteniveau gewährleistet, ideal für kostensensible Anwendungen.

2. Außergewöhnliche elektrische Eigenschaften: Die monokristalline SiC-Schicht weist eine hohe Trägerbeweglichkeit (> 500 cm²/V·s) und eine geringe Defektdichte auf und unterstützt den Betrieb von Geräten mit hoher Frequenz und hoher Leistung.

3. Hochtemperaturstabilität: Die inhärente Hochtemperaturbeständigkeit von SiC (> 600 °C) stellt sicher, dass das Verbundsubstrat unter extremen Bedingungen stabil bleibt und sich daher für Elektrofahrzeuge und industrielle Motoranwendungen eignet.

4,6 Zoll standardisierte Wafergröße: Im Vergleich zu herkömmlichen 4-Zoll-SiC-Substraten erhöht das 6-Zoll-Format die Chipausbeute um über 30 % und senkt so die Gerätekosten pro Einheit.

5. Leitfähiges Design: Vordotierte N-Typ- oder P-Typ-Schichten minimieren die Ionenimplantationsschritte bei der Geräteherstellung und verbessern so die Produktionseffizienz und den Ertrag.

6. Überlegenes Wärmemanagement: Die Wärmeleitfähigkeit der polykristallinen SiC-Basis (~120 W/m·K) kommt der von monokristallinem SiC nahe und bewältigt so effektiv die Herausforderungen der Wärmeableitung in Hochleistungsgeräten.

Diese Eigenschaften positionieren das 6 Zoll große leitfähige monokristalline SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat als wettbewerbsfähige Lösung für Branchen wie erneuerbare Energien, Schienenverkehr und Luft- und Raumfahrt.

Primäre Anwendungen

Das 6 Zoll große leitfähige monokristalline SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat wurde erfolgreich in mehreren stark nachgefragten Bereichen eingesetzt:
1. Antriebsstränge für Elektrofahrzeuge: Wird in Hochspannungs-SiC-MOSFETs und Dioden verwendet, um die Wechselrichtereffizienz zu verbessern und die Batteriereichweite zu verlängern (z. B. Tesla- und BYD-Modelle).

2. Industrielle Motorantriebe: Ermöglicht Leistungsmodule mit hohen Temperaturen und hohen Schaltfrequenzen und reduziert so den Energieverbrauch in schweren Maschinen und Windturbinen.

3. Photovoltaik-Wechselrichter: SiC-Geräte verbessern die Solarumwandlungseffizienz (>99 %), während das Verbundsubstrat die Systemkosten weiter senkt.

4. Schienenverkehr: Wird in Traktionsumrichtern für Hochgeschwindigkeitszüge und U-Bahn-Systeme eingesetzt und bietet Hochspannungsfestigkeit (> 1700 V) und kompakte Formfaktoren.

5. Luft- und Raumfahrt: Ideal für Satellitenstromversorgungssysteme und Steuerkreise von Flugzeugtriebwerken, hält extremen Temperaturen und Strahlung stand.

In der praktischen Fertigung ist das 6 Zoll große leitfähige monokristalline SiC auf dem polykristallinen SiC-Verbundsubstrat vollständig mit Standardprozessen für SiC-Geräte (z. B. Lithografie, Ätzen) kompatibel und erfordert keine zusätzlichen Kapitalinvestitionen.

XKH-Dienste

XKH bietet umfassenden Support für das 6-Zoll-leitfähige monokristalline SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat, von Forschung und Entwicklung bis hin zur Massenproduktion:

1.Anpassung: Einstellbare monokristalline Schichtdicke (5–100 μm), Dotierungskonzentration (1e15–1e19 cm⁻³) und Kristallorientierung (4H/6H-SiC), um den unterschiedlichen Geräteanforderungen gerecht zu werden.

2. Waferverarbeitung: Massenlieferung von 6-Zoll-Substraten mit Rückseitenverdünnung und Metallisierungsdiensten für Plug-and-Play-Integration.

3. Technische Validierung: Umfasst XRD-Kristallisationsanalyse, Hall-Effekt-Tests und Wärmewiderstandsmessung zur Beschleunigung der Materialqualifizierung.

4. Rapid Prototyping: 2- bis 4-Zoll-Muster (gleiches Verfahren) für Forschungseinrichtungen zur Beschleunigung der Entwicklungszyklen.

5. Fehleranalyse und -optimierung: Lösungen auf Materialebene für Verarbeitungsprobleme (z. B. Defekte in der Epitaxieschicht).

Unsere Mission besteht darin, das 6 Zoll große leitfähige monokristalline SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat als bevorzugte Kosten-Leistungs-Lösung für SiC-Leistungselektronik zu etablieren und durchgängige Unterstützung vom Prototyping bis zur Massenproduktion anzubieten.

Abschluss

Das 6 Zoll große, leitfähige monokristalline SiC auf polykristallinem SiC-Verbundsubstrat erreicht durch seine innovative mono-/polykristalline Hybridstruktur ein bahnbrechendes Verhältnis zwischen Leistung und Kosten. Angesichts der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen und der Weiterentwicklung von Industrie 4.0 bietet dieses Substrat eine zuverlässige Materialgrundlage für die Leistungselektronik der nächsten Generation. XKH begrüßt Kooperationen, um das Potenzial der SiC-Technologie weiter zu erforschen.