Substrat de SiC 4H-N de 300 mm (12 pouces) pour la fabrication de semi-conducteurs de puissance

1. Aperçu du produit

Le substrat en carbure de silicium (SiC) de 12 pouces (300 mm) est un matériau semi-conducteur à large bande interdite de grand diamètre conçu pour l'électronique de puissance avancée et la fabrication de dispositifs à haute fréquence. Comparé aux plaquettes de SiC conventionnelles de 6 et 8 pouces, le format de 12 pouces augmente considérablement la surface utilisable de la plaquette, ce qui permet d'obtenir un rendement de dispositifs plus élevé par plaquette, une meilleure efficacité de fabrication et une réduction du coût par puce.

Cette spécification couvre trois qualités de substrats :

• Qualité de production de type N en SiC 4H

• Qualité factice de type N en SiC 4H

• Qualité de production semi-isolante (SI) en SiC 4H

Ces qualités prennent en charge des applications allant de l'étalonnage des équipements et du développement des procédés à la production de dispositifs à haute fiabilité.

2. Caractéristiques des matériaux

SiC 4H (type N)

Le carbure de silicium 4H-N est un matériau semi-conducteur à large bande interdite à structure cristalline hexagonale dopé à l'azote, avec une bande interdite d'environ 3,26 eV. Il présente :

• Une résistance diélectrique élevée

• Une conductivité thermique élevée

• Une conductivité électrique stable

• D'excellentes performances à haute température et haute tension

Les substrats de SiC 4H-N de type N sont largement utilisés dans les dispositifs de puissance verticaux tels que les MOSFET et les diodes Schottky en SiC.

SiC 4H (semi-isolant)

Les substrats de SiC 4H semi-isolants présentent une résistivité extrêmement élevée et une excellente isolation électrique. Ils sont principalement utilisés dans les applications électroniques RF, hyperfréquences et haute fréquence où une faible conduction parasite et une grande intégrité du signal sont requises.

3. Croissance cristalline et processus de fabrication

Les substrats de SiC de 12 pouces sont cultivés à l'aide de la méthode du transport physique en phase vapeur (PVT). Le matériau source SiC de haute pureté se sublime à haute température et dans des conditions de vide contrôlées et se recristallise sur un cristal germe orienté avec précision. En contrôlant soigneusement le champ thermique et l'environnement de croissance, une qualité cristalline uniforme et une faible densité de défauts sont obtenues sur l'ensemble de la plaquette de 300 mm.

Après la croissance cristalline, les plaquettes subissent une découpe de précision, un contrôle de l'épaisseur, un traitement des bords et une finition de surface. Selon la qualité et l'application, la face Si est traitée par polissage chimico-mécanique (CMP) ou meulage pour répondre aux exigences de planéité, de rugosité et de géométrie pour la fabrication de semi-conducteurs.

4. Tableau des spécifications des substrats de SiC de 12 pouces

5. Contrôle qualité et inspection

Toutes les plaquettes sont inspectées à l'aide de méthodes de métrologie et d'inspection optique standard de l'industrie, notamment la mesure de la géométrie de surface, la caractérisation électrique, l'inspection à la lumière polarisée pour l'évaluation du polytype et l'inspection à la lumière de haute intensité pour la détection des fissures. Des zones d'exclusion des bords définies sont appliquées pour garantir des performances de traitement des dispositifs constantes.

6. Applications typiques

• Électronique de puissance :
  MOSFET en SiC, diodes Schottky, modules d'alimentation, onduleurs et convertisseurs

• Véhicules électriques et nouveaux systèmes énergétiques :
  Onduleurs de traction, chargeurs embarqués (OBC), convertisseurs CC-CC, infrastructure de recharge rapide

• Dispositifs RF et haute fréquence :
  Stations de base 5G, systèmes radar, communications par satellite

• Équipement industriel et d'infrastructure :
  Réseaux électriques haute tension, automatisation industrielle, entraînements de moteurs

• Aérospatiale et défense :
  Électronique haute température et applications en environnement extrême

7. FAQ

Q1 : Quel est l'objectif des plaquettes de qualité factice de type N ?
R : Les plaquettes de qualité factice sont utilisées pour la configuration des équipements, l'étalonnage des outils et la vérification des procédés, ce qui permet de réduire les coûts lors du développement des procédés.

Q2 : Pourquoi un substrat de SiC de 12 pouces est-il avantageux ?
R : Le format de 12 pouces augmente la surface de la plaquette et le rendement des puces par plaquette, ce qui améliore l'efficacité de la fabrication et réduit le coût par dispositif.

Q3 : Les spécifications peuvent-elles être personnalisées ?
R : Oui. L'épaisseur, le traitement de surface, la méthode de marquage et les critères d'inspection peuvent être personnalisés sur demande.

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