ਪਾਵਰ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਲਈ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ - 4H-SiC, N-ਟਾਈਪ, ਘੱਟ ਨੁਕਸ ਘਣਤਾ
ਵਿਸਤ੍ਰਿਤ ਚਿੱਤਰ
ਜਾਣ-ਪਛਾਣ
SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਆਧੁਨਿਕ ਉੱਚ-ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਾਲੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਯੰਤਰਾਂ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਵਿੱਚ ਹੈ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਉਹ ਜੋ ਉੱਚ-ਸ਼ਕਤੀ, ਉੱਚ-ਆਵਿਰਤੀ, ਅਤੇ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਕਾਰਜਾਂ ਲਈ ਤਿਆਰ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ। ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਲਈ ਸੰਖੇਪ, ਇੱਕ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੀ, ਪਤਲੀ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਬਲਕ SiC ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੇ ਉੱਪਰ ਉਗਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਰਵਾਇਤੀ ਸਿਲੀਕਾਨ-ਅਧਾਰਤ ਵੇਫਰਾਂ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਇਸਦੇ ਉੱਤਮ ਭੌਤਿਕ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਗੁਣਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵਾਹਨਾਂ, ਸਮਾਰਟ ਗਰਿੱਡਾਂ, ਨਵਿਆਉਣਯੋਗ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਅਤੇ ਏਰੋਸਪੇਸ ਵਿੱਚ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਫੈਲ ਰਹੀ ਹੈ।
SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਦੇ ਨਿਰਮਾਣ ਸਿਧਾਂਤ
ਇੱਕ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਇੱਕ ਬਹੁਤ ਹੀ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਰਸਾਇਣਕ ਭਾਫ਼ ਜਮ੍ਹਾ (CVD) ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ 1500°C ਤੋਂ ਵੱਧ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਸਿਲੇਨ (SiH₄), ਪ੍ਰੋਪੇਨ (C₃H₈), ਅਤੇ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ (H₂) ਵਰਗੀਆਂ ਗੈਸਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇੱਕ ਮੋਨੋਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ SiC ਸਬਸਟਰੇਟ 'ਤੇ ਉਗਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲਾ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਾਧਾ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਨ ਅਲਾਈਨਮੈਂਟ ਅਤੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਅਤੇ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵਿਚਕਾਰ ਘੱਟੋ-ਘੱਟ ਨੁਕਸ ਨੂੰ ਯਕੀਨੀ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਇਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਕਈ ਮੁੱਖ ਪੜਾਅ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ:
-
ਸਬਸਟਰੇਟ ਤਿਆਰੀ: ਬੇਸ SiC ਵੇਫਰ ਨੂੰ ਸਾਫ਼ ਅਤੇ ਪਾਲਿਸ਼ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਪਰਮਾਣੂ ਨਿਰਵਿਘਨਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕੇ।
-
ਸੀਵੀਡੀ ਵਾਧਾ: ਇੱਕ ਉੱਚ-ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਵਾਲੇ ਰਿਐਕਟਰ ਵਿੱਚ, ਗੈਸਾਂ ਸਬਸਟਰੇਟ ਉੱਤੇ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ-ਕ੍ਰਿਸਟਲ SiC ਪਰਤ ਜਮ੍ਹਾ ਕਰਨ ਲਈ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ।
-
ਡੋਪਿੰਗ ਕੰਟਰੋਲ: ਲੋੜੀਂਦੇ ਬਿਜਲੀ ਗੁਣਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਦੌਰਾਨ ਐਨ-ਟਾਈਪ ਜਾਂ ਪੀ-ਟਾਈਪ ਡੋਪਿੰਗ ਸ਼ੁਰੂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
-
ਨਿਰੀਖਣ ਅਤੇ ਮੈਟਰੋਲੋਜੀ: ਆਪਟੀਕਲ ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਕੋਪੀ, ਏਐਫਐਮ, ਅਤੇ ਐਕਸ-ਰੇ ਵਿਵਰਤਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਪਰਤ ਦੀ ਮੋਟਾਈ, ਡੋਪਿੰਗ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ, ਅਤੇ ਨੁਕਸ ਘਣਤਾ ਦੀ ਪੁਸ਼ਟੀ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਹਰੇਕ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਇਕਸਾਰਤਾ, ਸਤ੍ਹਾ ਸਮਤਲਤਾ, ਅਤੇ ਰੋਧਕਤਾ ਵਿੱਚ ਸਖ਼ਤ ਸਹਿਣਸ਼ੀਲਤਾ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣ ਲਈ ਧਿਆਨ ਨਾਲ ਨਿਗਰਾਨੀ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਹਨਾਂ ਮਾਪਦੰਡਾਂ ਨੂੰ ਵਧੀਆ ਬਣਾਉਣ ਦੀ ਯੋਗਤਾ ਉੱਚ-ਵੋਲਟੇਜ MOSFETs, Schottky diodes, ਅਤੇ ਹੋਰ ਪਾਵਰ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਲਈ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ।
ਨਿਰਧਾਰਨ
| ਪੈਰਾਮੀਟਰ | ਨਿਰਧਾਰਨ |
| ਵਰਗ | ਪਦਾਰਥ ਵਿਗਿਆਨ, ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਬਸਟਰੇਟਸ |
| ਪੌਲੀਟਾਈਪ | 4H |
| ਡੋਪਿੰਗ | ਐਨ ਕਿਸਮ |
| ਵਿਆਸ | 101 ਮਿਲੀਮੀਟਰ |
| ਵਿਆਸ ਸਹਿਣਸ਼ੀਲਤਾ | ± 5% |
| ਮੋਟਾਈ | 0.35 ਮਿਲੀਮੀਟਰ |
| ਮੋਟਾਈ ਸਹਿਣਸ਼ੀਲਤਾ | ± 5% |
| ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ ਫਲੈਟ ਲੰਬਾਈ | 22 ਮਿਲੀਮੀਟਰ (± 10%) |
| ਟੀਟੀਵੀ (ਕੁੱਲ ਮੋਟਾਈ ਭਿੰਨਤਾ) | ≤10 µm |
| ਵਾਰਪ | ≤25 ਮਾਈਕ੍ਰੋਨ |
| ਐਫਡਬਲਯੂਐਚਐਮ | ≤30 ਆਰਕ-ਸਕਿੰਟ |
| ਸਤ੍ਹਾ ਫਿਨਿਸ਼ | Rq ≤0.35 nm |
SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਦੇ ਉਪਯੋਗ
SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਉਤਪਾਦ ਕਈ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਲਾਜ਼ਮੀ ਹਨ:
-
ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵਾਹਨ (EVs): SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ-ਅਧਾਰਿਤ ਯੰਤਰ ਪਾਵਰਟ੍ਰੇਨ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਧਾਉਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਭਾਰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ।
-
ਨਵਿਆਉਣਯੋਗ ਊਰਜਾ: ਸੂਰਜੀ ਅਤੇ ਪੌਣ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਲਈ ਇਨਵਰਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
-
ਉਦਯੋਗਿਕ ਬਿਜਲੀ ਸਪਲਾਈ: ਘੱਟ ਨੁਕਸਾਨਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਉੱਚ-ਆਵਿਰਤੀ, ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਸਵਿਚਿੰਗ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਓ।
-
ਪੁਲਾੜ ਅਤੇ ਰੱਖਿਆ: ਮਜ਼ਬੂਤ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ ਦੀ ਲੋੜ ਵਾਲੇ ਕਠੋਰ ਵਾਤਾਵਰਣਾਂ ਲਈ ਆਦਰਸ਼।
-
5G ਬੇਸ ਸਟੇਸ਼ਨ: SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਕੰਪੋਨੈਂਟ RF ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਘਣਤਾ ਦਾ ਸਮਰਥਨ ਕਰਦੇ ਹਨ।
SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਸਿਲੀਕਾਨ ਵੇਫਰਾਂ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਸੰਖੇਪ ਡਿਜ਼ਾਈਨ, ਤੇਜ਼ ਸਵਿਚਿੰਗ, ਅਤੇ ਉੱਚ ਊਰਜਾ ਪਰਿਵਰਤਨ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਦੇ ਫਾਇਦੇ
SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਲਾਭ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀ ਹੈ:
-
ਉੱਚ ਬਰੇਕਡਾਊਨ ਵੋਲਟੇਜ: Si ਵੇਫਰਾਂ ਨਾਲੋਂ 10 ਗੁਣਾ ਵੱਧ ਵੋਲਟੇਜ ਦਾ ਸਾਹਮਣਾ ਕਰਦਾ ਹੈ।
-
ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ: SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਗਰਮੀ ਨੂੰ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਖਤਮ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਨੂੰ ਠੰਡਾ ਅਤੇ ਵਧੇਰੇ ਭਰੋਸੇਯੋਗ ਢੰਗ ਨਾਲ ਚੱਲਦਾ ਹੈ।
-
ਉੱਚ ਸਵਿਚਿੰਗ ਸਪੀਡ: ਘੱਟ ਸਵਿਚਿੰਗ ਨੁਕਸਾਨ ਉੱਚ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਅਤੇ ਛੋਟਾਕਰਨ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ।
-
ਵਾਈਡ ਬੈਂਡਗੈਪ: ਉੱਚ ਵੋਲਟੇਜ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਸਥਿਰਤਾ ਯਕੀਨੀ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
-
ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਮਜ਼ਬੂਤੀ: SiC ਰਸਾਇਣਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਅਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਅਤੇ ਮਕੈਨੀਕਲ ਤੌਰ 'ਤੇ ਮਜ਼ਬੂਤ ਹੈ, ਮੰਗ ਵਾਲੇ ਕਾਰਜਾਂ ਲਈ ਆਦਰਸ਼ ਹੈ।
ਇਹ ਫਾਇਦੇ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਨੂੰ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ ਦੀ ਅਗਲੀ ਪੀੜ੍ਹੀ ਲਈ ਪਸੰਦੀਦਾ ਸਮੱਗਰੀ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ।
ਅਕਸਰ ਪੁੱਛੇ ਜਾਣ ਵਾਲੇ ਸਵਾਲ: SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ
Q1: ਇੱਕ SiC ਵੇਫਰ ਅਤੇ ਇੱਕ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਵਿੱਚ ਕੀ ਅੰਤਰ ਹੈ?
ਇੱਕ SiC ਵੇਫਰ ਬਲਕ ਸਬਸਟਰੇਟ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਇੱਕ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤੌਰ 'ਤੇ ਉਗਾਈ ਗਈ ਡੋਪਡ ਪਰਤ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਜੋ ਡਿਵਾਈਸ ਫੈਬਰੀਕੇਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
Q2: SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਪਰਤਾਂ ਲਈ ਕਿਹੜੀਆਂ ਮੋਟਾਈਆਂ ਉਪਲਬਧ ਹਨ?
ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤਾਂ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕੁਝ ਮਾਈਕ੍ਰੋਮੀਟਰਾਂ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ 100 μm ਤੋਂ ਵੱਧ ਤੱਕ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਜ਼ਰੂਰਤਾਂ ਦੇ ਅਧਾਰ ਤੇ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ।
Q3: ਕੀ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੇ ਵਾਤਾਵਰਣ ਲਈ ਢੁਕਵਾਂ ਹੈ?
ਹਾਂ, SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ 600°C ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਦੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਕੰਮ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਸਿਲੀਕਾਨ ਨੂੰ ਕਾਫ਼ੀ ਪਛਾੜਦਾ ਹੈ।
Q4: SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਵਿੱਚ ਨੁਕਸ ਘਣਤਾ ਕਿਉਂ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ?
ਘੱਟ ਨੁਕਸ ਘਣਤਾ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਅਤੇ ਉਪਜ ਨੂੰ ਬਿਹਤਰ ਬਣਾਉਂਦੀ ਹੈ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਉੱਚ-ਵੋਲਟੇਜ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ।
Q5: ਕੀ N-ਟਾਈਪ ਅਤੇ P-ਟਾਈਪ SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਦੋਵੇਂ ਉਪਲਬਧ ਹਨ?
ਹਾਂ, ਦੋਵੇਂ ਕਿਸਮਾਂ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੌਰਾਨ ਸਟੀਕ ਡੋਪੈਂਟ ਗੈਸ ਨਿਯੰਤਰਣ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ।
Q6: SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਲਈ ਕਿਹੜੇ ਵੇਫਰ ਆਕਾਰ ਮਿਆਰੀ ਹਨ?
ਉੱਚ-ਆਵਾਜ਼ ਵਾਲੇ ਨਿਰਮਾਣ ਲਈ ਮਿਆਰੀ ਵਿਆਸ ਵਿੱਚ 2-ਇੰਚ, 4-ਇੰਚ, 6-ਇੰਚ, ਅਤੇ ਵਧਦੀ ਹੋਈ 8-ਇੰਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ।
Q7: SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਲਾਗਤ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਪ੍ਰਭਾਵਤ ਕਰਦਾ ਹੈ?
ਹਾਲਾਂਕਿ ਸ਼ੁਰੂ ਵਿੱਚ ਸਿਲੀਕਾਨ ਨਾਲੋਂ ਮਹਿੰਗਾ ਹੈ, SiC ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਸਿਸਟਮ ਦੇ ਆਕਾਰ ਅਤੇ ਪਾਵਰ ਨੁਕਸਾਨ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਲਈ ਕੁੱਲ ਲਾਗਤ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਕਰਦਾ ਹੈ।
