Wafer epitaxial SiC de 6 pulgadas de ultraalta tensión 100 ¢ 500 μm para dispositivos MOSFET

Este producto es una capa epitaxial de carburo de silicio (SiC) de alta pureza y bajo defecto con un grosor que oscila entre 100 y 500 μm,cultivado en un sustrato conductor 4H-SiC de tipo N de 6 pulgadas mediante deposición química de vapor a alta temperatura (HT-CVD).

Su propósito principal de diseño es cumplir con los requisitos de fabricación de transistores de efecto de campo de carburo de silicio metálico-óxido semiconductor de ultraalta tensión (normalmente ≥ 10 kV).Los dispositivos de ultraalta tensión exigen exigencias extremadamente estrictas en la calidad de los materiales epitaxialesEsta oblea epitaxial representa una solución de material de alta gama desarrollada para abordar estos desafíos.

Datos clave de la oblea epitaxial de 6 pulgadas de SiC

Características clave de la oblea epitaxial SiC de 6 pulgadas

Para satisfacer las aplicaciones de ultraalta tensión, esta oblea epitaxial debe poseer las siguientes características básicas:

1Capa epitaxial ultra gruesa

• Razón: De acuerdo con los principios de la física de dispositivos, el voltaje de bloqueo (BV) de un MOSFET está determinado principalmente por el grosor y la concentración de doping de la capa epitaxial.Para soportar tensiones de 10 kV o más, la capa epitaxial debe ser lo suficientemente gruesa (normalmente cada 100 μm de espesor soporta aproximadamente 10 kV de voltaje de bloqueo) para agotar y establecer un campo eléctrico,prevención de la avería.
• Característica: El rango de espesor de 100 ∼ 500 μm proporciona la base para el diseño de dispositivos MOSFET con voltajes nominales de 15 kV y más.

2Control de dopaje excepcionalmente preciso

• Razón: La concentración de dopaje (normalmente utilizando nitrógeno) de la capa epitaxial afecta directamente a la resistencia de encendido (Rds(on)) y al voltaje de ruptura del dispositivo.La concentración excesiva reduce el voltaje de ruptura, mientras que una concentración insuficiente aumenta la resistencia.
• Característica: Uniformidad de dopado extremadamente alta (dentro de una oblea, de una oblea a otra,y de lote a lote) deben mantenerse durante todo el proceso de crecimiento de la película gruesa para garantizar parámetros consistentes del dispositivo y un alto rendimiento.

3Densidad de defectos extremadamente baja

• Razón: Los defectos en la capa epitaxial (por ejemplo, defectos triangulares, defectos de zanahoria, dislocaciones del plano basal (BPD)) pueden actuar como puntos de concentración de campos eléctricos o centros de recombinación de portadores,que conduce a una descomposición prematura, el aumento de la corriente de fuga, o la reducción de la fiabilidad bajo alto voltaje.
• Característica: a través de procesos de crecimiento optimizados, se controla eficazmente la conversión de las dislocaciones del plano basal (BPD) y se minimizan los defectos de superficie mortales,garantizar la estabilidad y la longevidad de los dispositivos de ultraalta tensión.

4Excelente morfología de la superficie

• Razón: Una superficie lisa es esencial para el crecimiento de óxido de puerta de alta calidad y los procesos de fotolitografía posteriores.que conduce a tensiones de umbral inestables y problemas de fiabilidad.
• Característica: La superficie es lisa, libre de agrupaciones de pasos de crecimiento o de defectos macroscópicos, proporcionando un punto de partida ideal para los pasos críticos del proceso en la fabricación de MOSFET de ultraalta tensión.

6 pulgadas de Wafer SiC epitaxial Principales aplicaciones

El único objetivo de esta oblea epitaxial es fabricar dispositivos MOSFET de potencia SiC de ultraalta tensión, principalmente para aplicaciones de infraestructura energética de próxima generación que demandan una alta eficiencia,densidad de potencia, y confiabilidad:

1 Red inteligente y transmisión de energía

• Sistemas de transmisión de corriente continua de alto voltaje (HVDC):Se utiliza en transformadores de estado sólido (SST) y interruptores de circuito dentro de válvulas de conversión para lograr una distribución de energía más eficiente y flexible y un aislamiento de fallas.
• Sistemas de transmisión de CA flexibles (FACTS): Se utilizan en dispositivos como los compensadores síncronos estáticos (STATCOM) para mejorar la estabilidad de la red y la calidad de la energía.

2 Motorías industriales y conversión de energía a gran escala

• Conversores de frecuencia de ultraalta tensión y accionadores de motores: se utilizan en grandes accionadores de motores para las industrias minera, metalúrgica y química,eliminando la necesidad de transformadores de frecuencia de línea voluminosos y permitiendo el suministro directo de energía de media tensión, mejorando significativamente la eficiencia del sistema y la densidad de energía.
• Suministros industriales de alta potencia: los ejemplos incluyen máquinas de calentamiento por inducción y soldadura.

3 Transporte por ferrocarril

• Convertidores de tracción de locomotoras: se utilizan en sistemas de tracción de trenes de alta velocidad de próxima generación, capaces de soportar voltajes más altos de los buses de CC,reducir así las pérdidas de transmisión y mejorar la eficiencia del sistema.

4 Generación de energía renovable y almacenamiento de energía

• Estaciones de inversores fotovoltaicos a gran escala y convertidores de energía eólica: especialmente en escenarios conectados a la red de media tensión, los MOSFET SiC de ultraalta tensión pueden simplificar la arquitectura del sistema,reducir las etapas de conversión de energía, y mejorar la eficiencia general.
• Sistemas de conversión de energía (PCS) para sistemas de almacenamiento de energía (ESS): se utilizan en sistemas de almacenamiento de energía a gran escala a nivel de red.

Recomendaciones relacionadas con los productos de SiC

1. P: ¿Cuál es el rango de espesor típico para las obleas epitaxiales de SiC de ultraalta tensión de 6 pulgadas utilizadas en MOSFET?
R: El espesor típico oscila entre 100 y 500 μm para soportar voltajes de bloqueo de 10 kV o más.

2P: ¿Por qué se requieren capas epitaxiales de SiC gruesas para aplicaciones MOSFET de alto voltaje?
R: Las capas epitaxiales más gruesas son esenciales para sostener campos eléctricos altos y prevenir la ruptura de avalanchas bajo condiciones de voltaje ultra alto.

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