SiC epitaksiyel levhaların üretimi ve uygulaması

SiC silisyum karbür, yüksek sıcaklık, yüksek frekans, yüksek güç ve yüksek voltaj cihazlarının yapımı için ideal malzemelerden biri olan karbon ve silikon elementlerden oluşan bileşik bir yarı iletken malzemedir.

Geleneksel silikon malzemelerle (Si) karşılaştırıldığında, silikon karbürün (SiC) bant aralığı genişliği silikonun üç katıdır;Termal iletkenlik silikonun 4-5 katıdır;Arıza voltajı silikonun 8-10 katıdır;Elektron doygunluğu sürüklenme hızı silikonunkinin 2-3 katıdır.

Silisyum karbür hammaddelerinin temel avantajları şu şekilde yansıtılmaktadır:
1) Yüksek voltaj direnci özellikleri: daha düşük empedans, daha geniş bant aralığı, daha büyük akımlara ve voltajlara dayanabilme, daha küçük ürün tasarımları ve daha yüksek verimlilikle sonuçlanan;
2) Yüksek frekans direnci özellikleri: SiC cihazları, kapatma işlemi sırasında akım takibine sahip değildir; bu, bileşenin anahtarlama hızını etkili bir şekilde artırabilir (Si'nin yaklaşık 3-10 katı), daha yüksek frekanslar ve daha hızlı anahtarlama hızları için uygundur;
3) Yüksek sıcaklık dayanımı: SiC, silikona kıyasla daha yüksek ısı iletkenliğine sahiptir ve daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilir.

Süreç akışı açısından bakıldığında;SiC tozu, sonuçta bir alt tabaka oluşturmak için kristalleştirme, işleme, kesme, taşlama, cilalama ve temizleme işlemlerinden geçer.Substrat, epitaksiyel bir levha elde etmek için epitaksiyel büyümeye maruz kalır.Epitaksiyel levhalar, fotolitografi, aşındırma, iyon implantasyonu ve biriktirme gibi adımlarla cihazlar halinde üretilir.

Plakayı kalıplar halinde kesin, cihazları paketleyin ve bunları özel bir muhafaza içinde modüller halinde birleştirin.Endüstriyel zincir, yukarı yöndeki alt tabaka ve epitaksiyel, orta yöndeki cihaz ve modül imalatını ve aşağı yöndeki terminal uygulamalarını içerir.

Silisyum karbürden üretilen güç cihazları elektriksel performans farklılıklarına göre iki kategoriye ayrılarak yeni enerji araçları, fotovoltaik enerji üretimi, demiryolu taşımacılığı ve 5G iletişimi gibi alanlarda yaygın olarak kullanılıyor.Farklı elektriksel özelliklere göre silisyum karbür malzemelerden yapılmış cihazlar, iki tip silisyum karbür cihaz için farklı terminal uygulama alanlarına sahip iletken silisyum karbür güç cihazlarına ve yarı yalıtkan silisyum karbür cihazlara ayrılır.

İletken silisyum karbür güç cihazları esas olarak iletken alt tabakalar üzerinde silisyum karbür epitaksiyel katmanların büyütülmesi, silisyum karbür epitaksiyel levhaların elde edilmesi ve bunların daha fazla işlenmesiyle yapılır.Çeşitleri Schottky diyotları, MOSFET'leri, IGBT'leri vb. içerir. Bunlar esas olarak elektrikli araçlar, fotovoltaik enerji üretimi, demiryolu taşımacılığı, veri merkezleri ve şarj gibi altyapı inşaatlarında kullanılır.

Yarı yalıtkan silisyum karbür bazlı RF cihazları, silisyum karbür esaslı galyum nitrür epitaksiyel levhalar elde etmek için yarı yalıtkan silisyum karbür substratlar üzerinde galyum nitrür epitaksiyel tabakaların büyütülmesiyle yapılır.Bu cihazlar, esas olarak 5G iletişimi, araç iletişimi, milli savunma uygulamaları, veri iletimi ve havacılık için kullanılan HEMT ve diğer galyum nitrür RF cihazlarını içerir.