6calowa ultrawysokiego napięcia płytka SiC Epitaxial Wafer 100 500 μm dla urządzeń MOSFET

6-calowa ultrawysokonapięciowa warstwa epitaksjalna SiC 100–500 μm dla urządzeń MOSFET

Ten produkt to wysokiej czystości, nisko-defektowa warstwa epitaksjalna węglika krzemu (SiC) o grubości od 100 do 500 μm, wyhodowana na 6-calowym przewodzącym podłożu 4H-SiC typu N za pomocą technologii wysokotemperaturowego osadzania z fazy gazowej (HT-CVD).

Jego głównym celem projektowym jest spełnienie wymagań produkcyjnych ultrawysokonapięciowych (zazwyczaj ≥10 kV) tranzystorów polowych metal-tlenek-półprzewodnik (SiC MOSFET). Urządzenia ultrawysokiego napięcia stawiają niezwykle rygorystyczne wymagania dotyczące jakości materiałów epitaksjalnych, takich jak grubość, jednorodność domieszkowania i kontrola defektów. Ta warstwa epitaksjalna reprezentuje wysokiej klasy rozwiązanie materiałowe opracowane w celu sprostania tym wyzwaniom.

Kluczowe dane 6-calowej warstwy epitaksjalnej SiC

Kluczowe cechy 6-calowej warstwy epitaksjalnej SiC

Aby sprostać zastosowaniom ultrawysokiego napięcia, ta warstwa epitaksjalna musi posiadać następujące kluczowe cechy:

1. Ultra-gruba warstwa epitaksjalna

• Powód: Zgodnie z zasadami fizyki urządzeń, napięcie blokowania (BV) tranzystora MOSFET jest w dużej mierze determinowane przez grubość i stężenie domieszkowania warstwy epitaksjalnej. Aby wytrzymać napięcia 10 kV lub wyższe, warstwa epitaksjalna musi być wystarczająco gruba (zazwyczaj każde 100 μm grubości obsługuje około 10 kV napięcia blokowania), aby wyczerpać i ustanowić pole elektryczne, zapobiegając przebiciu.
• Cecha: Zakres grubości 100–500 μm stanowi podstawę do projektowania urządzeń MOSFET o napięciu znamionowym 15 kV i wyższym.

2. Wyjątkowo precyzyjna kontrola domieszkowania

• Powód: Stężenie domieszkowania (zazwyczaj z użyciem azotu) warstwy epitaksjalnej bezpośrednio wpływa na rezystancję w stanie włączenia (Rds(on)) i napięcie przebicia urządzenia. Nadmierne stężenie zmniejsza napięcie przebicia, podczas gdy niewystarczające stężenie zwiększa rezystancję w stanie włączenia.
• Cecha: Niezwykle wysoka jednorodność domieszkowania (w obrębie płytki, płytka do płytki i partia do partii) musi być utrzymywana podczas całego procesu wzrostu grubych warstw, aby zapewnić spójne parametry urządzenia i wysoką wydajność.

3. Niezwykle niska gęstość defektów

• Powód: Defekty w warstwie epitaksjalnej (np. defekty trójkątne, defekty marchewkowe, dyslokacje płaszczyzny podstawowej (BPD)) mogą działać jako punkty koncentracji pola elektrycznego lub centra rekombinacji nośników, prowadząc do przedwczesnego przebicia, zwiększonego prądu upływu lub zmniejszonej niezawodności przy wysokim napięciu.
• Cecha: Dzięki zoptymalizowanym procesom wzrostu, konwersja dyslokacji płaszczyzny podstawowej (BPD) jest skutecznie kontrolowana, a śmiertelne defekty powierzchniowe są zminimalizowane, zapewniając stabilność i trwałość urządzeń ultrawysokiego napięcia.

4. Doskonała morfologia powierzchni

• Powód: Gładka powierzchnia jest niezbędna do późniejszego wysokiej jakości wzrostu tlenku bramki i procesów fotolitografii. Wszelkie chropowatości powierzchni lub defekty mogą pogorszyć integralność tlenku bramki, prowadząc do niestabilnych napięć progowych i problemów z niezawodnością.
• Cecha: Powierzchnia jest gładka, wolna od narastania stopni wzrostu lub defektów makroskopowych, zapewniając idealny punkt wyjścia dla krytycznych etapów procesu w produkcji MOSFET ultrawysokiego napięcia.

Główne zastosowania 6-calowej warstwy epitaksjalnej SiC

Jedynym celem tej warstwy epitaksjalnej jest produkcja ultrawysokonapięciowych urządzeń SiC MOSFET, przede wszystkim dla aplikacji infrastruktury energetycznej nowej generacji, które wymagają wysokiej wydajności, gęstości mocy i niezawodności:

① Inteligentna sieć i przesył energii

• Systemy przesyłu prądu stałego wysokiego napięcia (HVDC): Stosowane w transformatorach półprzewodnikowych (SST) i wyłącznikach w zaworach konwerterów w celu uzyskania bardziej wydajnej i elastycznej dystrybucji energii i izolacji uszkodzeń.
• Elastyczne systemy przesyłu prądu przemiennego (FACTS): Stosowane w urządzeniach takich jak kompensatory synchroniczne statyczne (STATCOM) w celu zwiększenia stabilności sieci i jakości energii.

② Napędy przemysłowe i konwersja energii na dużą skalę

• Przetwornice częstotliwości i napędy silników ultrawysokiego napięcia: Stosowane w dużych napędach silników dla górnictwa, metalurgii i przemysłu chemicznego, eliminując potrzebę stosowania nieporęcznych transformatorów częstotliwości sieciowej i umożliwiając bezpośrednie zasilanie średniego napięcia, co znacznie poprawia wydajność systemu i gęstość mocy.
• Zasilacze przemysłowe dużej mocy: Przykłady obejmują maszyny do indukcyjnego nagrzewania i spawania.

③ Transport kolejowy

• Przetwornice trakcyjne lokomotyw: Stosowane w systemach trakcyjnych pociągów dużych prędkości nowej generacji, zdolne do wytrzymywania wyższych napięć szyn DC, co zmniejsza straty przesyłowe i poprawia wydajność systemu.

④ Wytwarzanie energii odnawialnej i magazynowanie energii

• Stacje falowników fotowoltaicznych na dużą skalę i konwertery energii wiatrowej: Szczególnie w scenariuszach podłączenia do sieci średniego napięcia, ultrawysokonapięciowe tranzystory SiC MOSFET mogą uprościć architekturę systemu, zmniejszyć etapy konwersji energii i zwiększyć ogólną wydajność.
• Systemy konwersji mocy (PCS) dla systemów magazynowania energii (ESS): Stosowane w systemach magazynowania energii na poziomie sieci na dużą skalę.

Powiązane rekomendacje dotyczące produktów SiC

1. P: Jaki jest typowy zakres grubości dla 6-calowych ultrawysokonapięciowych warstw epitaksjalnych SiC stosowanych w MOSFET?
     O: Typowa grubość wynosi od 100 do 500 μm, aby obsługiwać napięcia blokowania 10 kV i wyższe.

2. P: Dlaczego grube warstwy epitaksjalne SiC są wymagane dla zastosowań MOSFET wysokiego napięcia?
     O: Grubsze warstwy epitaksjalne są niezbędne do utrzymania wysokich pól elektrycznych i zapobiegania przebiciu lawinowemu w warunkach ultrawysokiego napięcia.

Tagi: #​​6 cali, #Niestandardowe, #Kryształ SiC, #Wysoka twardość, #SiC, #Płytka SiC, #podłoże z węglika krzemu, #Ultrawysokie napięcie, #Warstwa epitaksjalna SiC, #100–500 μm, #Urządzenia MOSFET