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Substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino, diâmetro de 150 mm, tipo P ou tipo N.

Substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino. Diâmetro: 150 mm. Tipo P. Tipo N. Imagem em destaque.
  • Substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino, diâmetro de 150 mm, tipo P ou tipo N.
  • Substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino, diâmetro de 150 mm, tipo P ou tipo N.

Descrição resumida:

O substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino representa uma solução inovadora em materiais de carbeto de silício (SiC) projetada para dispositivos eletrônicos de alta potência, alta temperatura e alta frequência. Este substrato apresenta uma camada ativa de SiC monocristalino ligada a uma base de SiC policristalino por meio de processos especializados, combinando as propriedades elétricas superiores do SiC monocristalino com as vantagens de custo do SiC policristalino.
Em comparação com substratos convencionais de SiC monocristalino, o substrato composto condutor de SiC monocristalino sobre SiC policristalino de 6 polegadas mantém alta mobilidade eletrônica e alta resistência à tensão, reduzindo significativamente os custos de fabricação. Seu tamanho de wafer de 6 polegadas (150 mm) garante compatibilidade com as linhas de produção de semicondutores existentes, permitindo a fabricação em escala. Além disso, o design condutor permite o uso direto na fabricação de dispositivos de potência (por exemplo, MOSFETs, diodos), eliminando a necessidade de processos adicionais de dopagem e simplificando os fluxos de trabalho de produção.


Características

Parâmetros técnicos

Tamanho:

6 polegada

Diâmetro:

150 mm

Grossura:

400-500 μm

Parâmetros do filme de SiC monocristalino

Politipo:

4H-SiC ou 6H-SiC

Concentração de dopagem:

1×10¹⁴ - 1×10¹⁸ cm⁻³

Grossura:

5-20 μm

Resistência de folha:

10-1000 Ω/sq

Mobilidade eletrônica:

800-1200 cm²/Vs

Mobilidade do furo:

100-300 cm²/Vs

Parâmetros da camada tampão de SiC policristalino

Grossura:

50-300 μm

Condutividade térmica:

150-300 W/m·K

Parâmetros do substrato de SiC monocristalino

Politipo:

4H-SiC ou 6H-SiC

Concentração de dopagem:

1×10¹⁴ - 1×10¹⁸ cm⁻³

Grossura:

300-500 μm

Tamanho do grão:

> 1 mm

Rugosidade da superfície:

< 0,3 mm RMS

Propriedades Mecânicas e Elétricas

Dureza:

9-10 Mohs

Resistência à compressão:

3-4 GPa

Resistência à tracção:

0,3-0,5 GPa

Força de ruptura do campo:

> 2 MV/cm

Tolerância total à dose:

> 10 Mrad

Resistência ao Efeito de Evento Único:

> 100 MeV·cm²/mg

Condutividade térmica:

150-380 W/m·K

Faixa de temperatura de operação:

-55 a 600°C

 

Principais características

O substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino oferece um equilíbrio único entre estrutura do material e desempenho, tornando-o adequado para ambientes industriais exigentes:

1. Relação custo-benefício: A base de SiC policristalino reduz substancialmente os custos em comparação com o SiC totalmente monocristalino, enquanto a camada ativa de SiC monocristalino garante desempenho de nível profissional, ideal para aplicações com restrições de custo.

2. Propriedades elétricas excepcionais: A camada monocristalina de SiC apresenta alta mobilidade de portadores (>500 cm²/V·s) e baixa densidade de defeitos, suportando a operação de dispositivos de alta frequência e alta potência.

3. Estabilidade em altas temperaturas: A resistência inerente do SiC a altas temperaturas (>600°C) garante que o substrato composto permaneça estável em condições extremas, tornando-o adequado para veículos elétricos e aplicações em motores industriais.

Tamanho de wafer padronizado de 4,6 polegadas: Comparado aos substratos SiC tradicionais de 4 polegadas, o formato de 6 polegadas aumenta o rendimento do chip em mais de 30%, reduzindo os custos por unidade do dispositivo.

5. Design Condutivo: Camadas pré-dopadas do tipo N ou do tipo P minimizam as etapas de implantação iônica na fabricação do dispositivo, melhorando a eficiência e o rendimento da produção.

6. Gerenciamento térmico superior: A condutividade térmica da base de SiC policristalino (~120 W/m·K) se aproxima da do SiC monocristalino, resolvendo eficazmente os desafios de dissipação de calor em dispositivos de alta potência.

Essas características posicionam o substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino como uma solução competitiva para setores como energia renovável, transporte ferroviário e aeroespacial.

Aplicações principais

O substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino foi implementado com sucesso em diversos campos de alta demanda:
1. Sistemas de propulsão para veículos elétricos: Utilizados em MOSFETs e diodos de SiC de alta tensão para aumentar a eficiência do inversor e prolongar a autonomia da bateria (ex.: modelos Tesla e BYD).

2. Acionamentos de motores industriais: Permitem o uso de módulos de potência de alta temperatura e alta frequência de comutação, reduzindo o consumo de energia em máquinas pesadas e turbinas eólicas.

3. Inversores fotovoltaicos: Os dispositivos de SiC melhoram a eficiência de conversão solar (>99%), enquanto o substrato composto reduz ainda mais os custos do sistema.

4. Transporte Ferroviário: Aplicado em conversores de tração para sistemas ferroviários de alta velocidade e metrô, oferecendo alta resistência à tensão (>1700V) e formatos compactos.

5. Aeroespacial: Ideal para sistemas de energia de satélites e circuitos de controle de motores de aeronaves, capaz de suportar temperaturas e radiação extremas.

Na prática de fabricação, o substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino é totalmente compatível com os processos padrão de dispositivos SiC (por exemplo, litografia, corrosão), não exigindo investimento de capital adicional.

Serviços XKH

A XKH oferece suporte completo para o substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino, abrangendo desde a pesquisa e desenvolvimento até a produção em massa:

1. Personalização: Espessura da camada monocristalina ajustável (5–100 μm), concentração de dopagem (1e15–1e19 cm⁻³) e orientação cristalina (4H/6H-SiC) para atender a diversos requisitos de dispositivos.

2. Processamento de wafers: Fornecimento em grande escala de substratos de 6 polegadas com serviços de adelgaçamento da parte traseira e metalização para integração plug-and-play.

3. Validação Técnica: Inclui análise de cristalinidade por difração de raios X (DRX), teste de efeito Hall e medição de resistência térmica para agilizar a qualificação do material.

4. Prototipagem rápida: amostras de 2 a 4 polegadas (mesmo processo) para instituições de pesquisa acelerarem os ciclos de desenvolvimento.

5. Análise e Otimização de Falhas: Soluções em nível de material para desafios de processamento (por exemplo, defeitos na camada epitaxial).

Nossa missão é estabelecer o substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino como a solução preferencial em termos de custo-benefício para eletrônica de potência em SiC, oferecendo suporte completo, desde a prototipagem até a produção em larga escala.

Conclusão

O substrato composto de SiC monocristalino condutor de 6 polegadas sobre SiC policristalino atinge um equilíbrio inovador entre desempenho e custo por meio de sua estrutura híbrida mono/policristalina inovadora. Com a proliferação de veículos elétricos e o avanço da Indústria 4.0, este substrato fornece uma base de material confiável para a eletrônica de potência de próxima geração. A XKH está aberta a colaborações para explorar ainda mais o potencial da tecnologia SiC.

2. Cristais únicos de SiC de 6 polegadas sobre substrato composto de SiC policristalino.
Substrato composto de SiC policristalino sobre monocristal de 6 polegadas 3
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