Estudo de caso: Inovação da ZMSH com o novo substrato 4H/6H-P 3C-N SiC

História

A ZMSH é há muito líder na tecnologia de wafer e substrato de carburo de silício (SiC), fornecendo substratos cristalinos 6H-SiC e 4H-SiC para a produção de alta frequência, alta potência, alta temperatura,e dispositivos eletrónicos resistentes à radiaçãoÀ medida que a procura do mercado por dispositivos electrónicos de maior desempenho continua a crescer, a ZMSH investiu em investigação e desenvolvimento,que resulta no lançamento de uma nova geração de substratos cristalinos 4H/6H-P 3C-N SiCEste produto integra substratos tradicionais de SiC do politipo 4H/6H com novas películas de SiC 3C-N,Proporcionar melhorias significativas no desempenho dos dispositivos eletrónicos de alta potência e de alta frequência de próxima geração.

Análise dos produtos existentes: Substratos cristalinos de 6H-SiC e 4H-SiC

Características do produto

• Estrutura cristalina: Tanto o 6H-SiC como o 4H-SiC têm estruturas cristalinas hexagonais.enquanto o tipo 4H proporciona uma maior mobilidade de elétrons e um intervalo de banda mais amplo (3.2 eV), tornando-se ideal para dispositivos de alta frequência e de alta potência.
• Tipo de condutividade: Suporta o tipo N ou semi-isolação, atendendo a vários requisitos de concepção do dispositivo.
• Conductividade térmica: Os substratos de SiC oferecem uma condutividade térmica entre 3,2 W/4,9 W/cm·K, assegurando uma efetiva dissipação de calor, que é crítica para a eletrónica de alta temperatura.
• Propriedades mecânicas: Com alta dureza (dureza de Mohs de 9,2), os substratos de SiC oferecem estabilidade mecânica, tornando-os adequados para aplicações resistentes ao desgaste e mecânicamente exigentes.
• Aplicações: Estes substratos são utilizados principalmente em dispositivos eletrônicos de potência, dispositivos de alta frequência e algumas aplicações de alta temperatura e resistência à radiação.

Limitações técnicas
Embora o 6H-SiC e o 4H-SiC tenham tido um bom desempenho no mercado, o seu desempenho ainda é insuficiente em certas aplicações de alta frequência, alta potência e alta temperatura.Desafios como a elevada taxa de defeitos, a mobilidade limitada dos elétrons e as restrições de bandgap significam que o desempenho destes materiais ainda não atendeu plenamente às necessidades dos dispositivos eletrónicos de próxima geração.O mercado exige mais desempenho, materiais menos defeituosos para melhorar a eficiência e a estabilidade do dispositivo.

Inovação no Novo Produto: Substratos de Cristal SiC 4H/6H-P 3C-N

Para resolver as limitações dos materiais tradicionais 6H e 4H-SiC, a ZMSH introduziu o inovador4H/6H-P 3C-N SiCO novo produto melhora significativamente o desempenho do material através do crescimento epitaxial de películas de SiC 3C-N em substratos de SiC 4H/6H.

Avanços tecnológicos

• Tecnologia de integração de politipos: Utilizando a tecnologia de deposição química de vapor (CVD), as películas de 3C-SiC são cultivadas epitaxialmente com precisão em substratos de 4H/6H-SiC, reduzindo a incompatibilidade da rede e a densidade de defeitos,Melhorando assim a integridade estrutural do material.
• Melhoria da mobilidade dos elétrons: Em comparação com o tradicional 4H/6H-SiC, o cristal 3C-SiC oferece maior mobilidade eletrônica, tornando o novo material mais adequado para aplicações de alta frequência.
• Voltagem de ruptura superior: Os ensaios de desempenho elétrico mostram uma melhoria significativa da tensão de ruptura, tornando o produto mais adequado para aplicações de alta potência.
• Baixa taxa de defeitos: As condições de crescimento otimizadas reduziram significativamente os defeitos e deslocamentos cristalinos, permitindo que o material mantenha a estabilidade a longo prazo em ambientes de alta pressão e alta temperatura.
• Integração optoeletrónica: O 3C-SiC possui propriedades optoeletrônicas únicas, particularmente adequadas para detectores ultravioleta e outras aplicações optoeletrônicas, ampliando a gama de aplicações do produto.

Principais vantagens do novo produto

• Mobilidade eletrônica e tensão de ruptura mais elevadas: Em comparação com o 6H e o 4H-SiC, o filme 3C-N SiC permite que os dispositivos eletrónicos funcionem de forma mais estável em condições de alta frequência e alta potência,com melhor eficiência de transmissão e maior vida útil do dispositivo.
• Melhoria da condutividade térmica e estabilidade: O novo material SiC apresenta uma condutividade térmica e estabilidade melhoradas a altas temperaturas, tornando-o ideal para aplicações acima de 1000°C.
• Propriedades optoeletrônicas integradas: As características optoeletrônicas do 3C-SiC aumentam ainda mais a competitividade dos substratos de SiC no mercado dos dispositivos optoeletrônicos,especialmente em aplicações de detecção ultravioleta e sensores ópticos.
• Estabilidade química e resistência à corrosão: O novo material SiC tem maior estabilidade em ambientes de corrosão e oxidação química, tornando-o adequado para ambientes industriais mais exigentes.

Cenários de aplicação

O novo4H/6H-P 3C-N SiCO substrato de cristal, com as suas propriedades eletrónicas e optoeletrónicas superiores, é ideal para as seguintes áreas-chave:

1. Eletrónica de potência: Sua alta tensão de ruptura e excelente condutividade térmica tornam-na uma escolha ideal para dispositivos de alta potência, como MOSFETs, IGBTs e diodos Schottky.
2. Dispositivos de RF e microondas de alta frequência: A elevada mobilidade dos elétrons faz com que funcione excepcionalmente bem em dispositivos de RF e microondas de alta frequência.
3. Detectores de ultravioleta e optoeletrónica: As propriedades optoelectrónicas do 3C-SiC tornam o novo produto particularmente adequado para o desenvolvimento de detectores ultravioleta e sensores optoelectrónicos.

Conclusão do caso e recomendação de novo produto

A ZMSH lançou com êxito a nova geração de4H/6H-P 3C-N SiCsubstratos cristalinos através da inovação tecnológica, aumentando significativamente a competitividade dos materiais SiC nos mercados de aplicações de alta potência, alta frequência e optoeletrónica.Por meio do crescimento epitaxial de filmes de SiC 3C-N, o novo produto reduz as taxas de desequilíbrio e defeito da rede, melhora a mobilidade dos elétrons e a tensão de ruptura e garante uma operação estável a longo prazo em ambientes adversos.Este produto não é apenas adequado para a eletrónica de potência tradicional, mas também amplia os cenários de aplicação na optoeletrónica e detecção ultravioleta.

A ZMSH recomenda aos seus clientes a adopção do novo4H/6H-P 3C-N SiCA partir daí, a empresa desenvolveu um novo sistema de transmissão de dados, que permite a utilização de substratos cristalinos para atender às exigências de desempenho crescentes dos futuros dispositivos de alta potência, alta frequência e optoeletrônicos.Os clientes podem melhorar o desempenho dos produtos e destacar-se num mercado cada vez mais competitivo.

Recomendação do produto

4H/6H P-Type Sic Wafer 4 polegadas 6 polegadas Z Grade P Grade D Grade Off Axis 2.0°-4.0° Direção P-type Doping

As placas de carburo de silício (SiC) de tipo 4H e 6H P são materiais críticos em dispositivos de semicondutores avançados, especialmente para aplicações de alta potência e alta frequência.Alta condutividade térmica, e excelente resistência do campo de degradação tornam-no ideal para operações em ambientes adversos onde os dispositivos tradicionais à base de silício podem falhar.Obtido através de elementos como alumínio ou boro, introduz portadores de carga positiva (buracos), permitindo a fabricação de dispositivos de potência, como diodos, transistores e tiristores.