SiC пластини срещу силициеви пластини: обяснение на ключовите разлики

SiC пластините имат забранена зона около три пъти по-широка от силиция, приблизително десет пъти по-високо поле на пробив и два до три пъти по-висока топлопроводимост, така че те са подходящи за захранващи устройства с високо напрежение и висока температура. Силиконовите пластини са много по-евтини, налични са в по-големи диаметри с по-малко дефекти и остават стандарт за логика, памет, сензори и повечето общи електроники.

Бързо сравнение

Стойностите са типични цифри от учебника и варират в зависимост от допинга, температурата и метода на измерване.

Кристален строеж и политипове

Силицият има една кристална структура. Силициевият карбид има много политипове, които са различни последователности на подреждане на едни и същи Si-C слоеве. Двете използвани за вафли са4H-SiC, стандартът за захранващи устройства и6H-SiC, със забранена лента от около 3,0 eV, използвани в някои изследвания, сензори и приложения за субстрати. 3C-SiC е кубичен с ширина на лентата от около 2,36 eV, но не е често срещан като обемна пластина.

Bandgap и пробивно поле

Широката ширина на лентата на SiC означава много по-малко термично генерирани носители, така че изтичането остава ниско при температури, при които силициевите устройства спират да работят добре. По-високото критично поле позволява на устройство от SiC да блокира същото напрежение с дрейфов слой с около една десета дебелина и много по-силно легиран. Това намалява съпротивлението при включване, поради което SiC MOSFETs и диодите на Шотки се използват при 650 V, 1200 V и по-високи в EV инвертори, бордови зарядни устройства, соларни инвертори и индустриални задвижвания.

Топлопроводимост

SiC отвежда топлината от устройството два до три пъти по-добре от силиция. В комбинация с толерантност към висока температура, това позволява на дизайнерите да използват по-малки радиатори или по-висока плътност на мощността.

Мобилност на превозвача

Това е една област, в която силицийът печели. Общата подвижност на електрони в силиций е по-висока, отколкото в 4H-SiC, а 6H-SiC е още по-ниска по оста c. Подвижността на канала в SiC MOSFET е ограничена и от интерфейса SiC/SiO2. За логика с ниско напрежение, силицийът е по-добрият материал.

Производство и себестойност

Силицият се отглежда от стопилка по метода на Чохралски или метода на плаваща зона, който бързо произвежда големи кристали, почти без дислокации. SiC не се топи при нормално налягане, така че се отглежда чрез физически пренос на пари (сублимация) при температури над 2000 °C. Растежът е бавен, булките са къси и трябва да се контролират дефекти като микротръби и дислокации в базалната равнина. SiC също е много твърд, така че нарязването, шлайфането и CMP полирането отнемат повече време и инструментите се износват по-бързо. В резултат на това една SiC пластина струва много пъти повече от силиконова пластина със същия диаметър.

Коя вафла трябва да използвате?

Изберете силиконови вафли за

• CMOS логика, памет и ИС със смесен сигнал
• MEMS, сензори и фотодетектори за видима светлина
• Силови устройства за ниско и средно напрежение и IGBT
• Пластини за тестване, манекен и разработка на процеси

Изберете SiC пластини за

• Силови MOSFET с високо напрежение и диоди на Шотки
• Електроника, работеща при висока температура и тежка среда
• Полуизолационни субстрати за GaN RF устройства
• Изследване на широколентови материали

Нашитесиликонова пластинаи SiC диапазоните покриват и двете. Ако не сте сигурни кой материал отговаря на вашия процес, изпратете ни типа на устройството и целевото напрежение.

ЧЗВ

Ще замени ли SiC силиция?Не. SiC взема дял в електрониката за високо напрежение, но силицият остава по-евтин и по-добър за логика, памет и повечето други чипове.

Защо SiC пластините са толкова скъпи?Растежът на кристалите чрез сублимация е бавен и податлив на дефекти, а материалът е много труден за нарязване и полиране, така че добивът и производителността са много по-ниски, отколкото при силиция.

Могат ли SiC пластините да работят в силициева фабрика?частично. Много инструменти могат да се справят с SiC, но SiC се нуждае от високотемпературно имплантно активиране и различни стъпки на ецване и окисление, а неговата прозрачност може да обърка някои сензори за обработка на пластини.