ویفرهای SiC در مقابل ویفرهای سیلیکونی: تفاوت‌های کلیدی توضیح داده شده است

ویفرهای SiC دارای فاصله باندی تقریباً سه برابر بیشتر از سیلیکون، میدان شکست تقریباً ده برابر بیشتر و رسانایی حرارتی دو تا سه برابر بالاتر هستند، بنابراین برای دستگاه‌های برق با ولتاژ بالا و دمای بالا مناسب هستند. ویفرهای سیلیکونی بسیار ارزان‌تر هستند، در قطرهای بزرگتر با نقص‌های کمتر در دسترس هستند و استانداردی برای منطق، حافظه، حسگرها و بیشتر لوازم الکترونیکی عمومی باقی می‌مانند.

مقایسه سریع

مقادیر، ارقام معمولی کتاب درسی هستند و با دوپینگ، دما و روش اندازه گیری متفاوت هستند.

ساختار کریستالی و چند نوع

سیلیکون دارای یک ساختار کریستالی است. کاربید سیلیکون دارای پلی‌تیپ‌های بسیاری است که توالی‌های مختلف روی هم از لایه‌های Si-C یکسان هستند. دو مورد استفاده برای ویفر هستند4H-SiC، استاندارد دستگاه های قدرت و6H-SiC، با فاصله باند حدود 3.0 eV، در برخی از برنامه های تحقیقاتی، حسگرها و زیرلایه استفاده می شود. 3C-SiC مکعبی با فاصله باند حدود 2.36 eV است اما به عنوان یک ویفر فله رایج نیست.

باند گپ و میدان شکست

فاصله باند وسیع SiC به معنی حامل های بسیار کمتری است که از نظر حرارتی تولید می شوند، بنابراین در دماهایی که دستگاه های سیلیکونی به خوبی کار نمی کنند، نشت کم می ماند. میدان بحرانی بالاتر به دستگاه SiC اجازه می‌دهد تا ولتاژ یکسانی را با یک لایه رانش تقریباً یک دهم ضخامت و دوپینگ بسیار بیشتر مسدود کند. این امر مقاومت را کاهش می دهد، به همین دلیل است که ماسفت های SiC و دیودهای شاتکی در ولتاژهای 650 ولت، 1200 ولت و بالاتر در اینورترهای EV، شارژرهای داخلی، اینورترهای خورشیدی و درایوهای صنعتی استفاده می شوند.

هدایت حرارتی

SiC دو تا سه برابر بهتر از سیلیکون گرما را از دستگاه خارج می کند. همراه با تحمل دمای بالا، این به طراحان اجازه می دهد تا از هیت سینک های کوچکتر یا چگالی توان بالاتر استفاده کنند.

تحرک حامل

این یکی از زمینه هایی است که سیلیکون برنده است. تحرک الکترون حجیم در سیلیکون بیشتر از 4H-SiC است و 6H-SiC هنوز در امتداد محور c کمتر است. تحرک کانال در ماسفت های SiC نیز توسط رابط SiC/SiO2 محدود شده است. برای منطق ولتاژ پایین، سیلیکون ماده بهتری است.

ساخت و هزینه

سیلیکون از مذاب به روش Czochralski یا منطقه شناور رشد می کند که کریستال های بزرگ و تقریباً بدون دررفتگی را به سرعت تولید می کند. SiC در فشار معمولی ذوب نمی شود، بنابراین با انتقال فیزیکی بخار (تععید) در دمای بالاتر از 2000 درجه سانتی گراد رشد می کند. رشد کند است، بول ها کوتاه هستند و عیوب مانند میکرولوله ها و دررفتگی صفحه پایه باید کنترل شوند. SiC همچنین بسیار سخت است، بنابراین برش، سنگ زنی و پرداخت CMP زمان بیشتری می برد و ابزارها را سریعتر می پوشند. در نتیجه یک ویفر SiC چندین برابر بیشتر از یک ویفر سیلیکونی با همان قطر قیمت دارد.

از کدام ویفر باید استفاده کرد؟

ویفرهای سیلیکونی را انتخاب کنید

• منطق CMOS، حافظه و آی سی های سیگنال مختلط
• MEMS، حسگرها و آشکارسازهای نور مرئی
• دستگاه های برق فشار ضعیف و متوسط ​​و IGBT
• ویفرهای توسعه را آزمایش، ساختگی و پردازش کنید

ویفرهای SiC را برای آن انتخاب کنید

• ماسفت های ولتاژ بالا و دیودهای شاتکی
• تجهیزات الکترونیکی با دمای بالا و محیط خشن
• زیرلایه های نیمه عایق برای دستگاه های GaN RF
• تحقیق در مورد مواد باند پهن

ماویفر سیلیکونیو محدوده SiC هر دو را پوشش می دهد. اگر مطمئن نیستید که کدام ماده برای فرآیند شما مناسب است، نوع دستگاه و ولتاژ هدف را برای ما ارسال کنید.

سوالات متداول

آیا SiC جایگزین سیلیکون می شود؟خیر. SiC در الکترونیک قدرت ولتاژ بالا سهم دارد، اما سیلیکون برای منطق، حافظه و بیشتر تراشه‌های دیگر ارزان‌تر و بهتر است.

چرا ویفرهای SiC اینقدر گران هستند؟رشد کریستال توسط تصعید کند و مستعد نقص است و برش و صیقل دادن مواد بسیار سخت است، بنابراین بازده و توان بسیار کمتر از سیلیکون است.

آیا ویفرهای SiC می توانند در یک فابریک سیلیکونی اجرا شوند؟تا حدی بسیاری از ابزارها می‌توانند SiC را کنترل کنند، اما SiC به فعال‌سازی ایمپلنت در دمای بالا و مراحل مختلف اچ و اکسیداسیون نیاز دارد و شفافیت آن می‌تواند برخی از سنسورهای کنترل ویفر را گیج کند.