Il substrato in carburo di silicio si divide in semiisolante e conduttivo. Attualmente, la specifica principale per i prodotti con substrato in carburo di silicio semiisolato è di 4 pollici. Nel mercato del carburo di silicio conduttivo, la specifica principale per i prodotti con substrato in carburo di silicio è di 6 pollici.
A causa delle applicazioni downstream nel campo RF, i substrati in SiC semiisolati e i materiali epitassiali sono soggetti al controllo delle esportazioni da parte del Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti. Il SiC semiisolato come substrato è il materiale preferito per l'eteroepitassia del GaN e presenta importanti prospettive applicative nel campo delle microonde. Rispetto al disallineamento cristallino dello zaffiro al 14% e del Si al 16,9%, il disallineamento cristallino dei materiali SiC e GaN è solo del 3,4%. Insieme all'elevatissima conduttività termica del SiC, i LED ad alta efficienza energetica e i dispositivi a microonde ad alta frequenza e potenza GaN da esso realizzati offrono grandi vantaggi nei radar, nelle apparecchiature a microonde ad alta potenza e nei sistemi di comunicazione 5G.
La ricerca e lo sviluppo di substrati SiC semiisolati è sempre stata al centro della ricerca e dello sviluppo di substrati monocristallini in SiC. Esistono due principali difficoltà nella produzione di materiali SiC semiisolati:
1) Ridurre le impurità del donatore di N introdotte dal crogiolo di grafite, dall'adsorbimento dell'isolamento termico e dal drogaggio nella polvere;
2) Pur garantendo la qualità e le proprietà elettriche del cristallo, viene introdotto un centro di livello profondo per compensare le impurità residue di livello superficiale con attività elettrica.
Attualmente, i produttori con capacità produttiva di SiC semi-isolato sono principalmente SICC Co, Semisic Crystal Co, Tanke Blue Co, Hebei Synlight Crystal Co., Ltd.
Il cristallo di SiC conduttivo si ottiene iniettando azoto nell'atmosfera di crescita. Il substrato conduttivo in carburo di silicio è utilizzato principalmente nella produzione di dispositivi di potenza. I dispositivi di potenza in carburo di silicio, grazie ad alta tensione, alta corrente, alta temperatura, alta frequenza, basse perdite e altri vantaggi unici, miglioreranno notevolmente l'attuale utilizzo di dispositivi di potenza a base di silicio in termini di efficienza di conversione energetica, con un impatto significativo e di vasta portata nel campo della conversione energetica efficiente. I principali campi di applicazione sono veicoli elettrici/stazioni di ricarica, energia fotovoltaica, trasporto ferroviario, reti intelligenti e così via. Poiché i prodotti a valle dei prodotti conduttivi sono principalmente dispositivi di potenza per veicoli elettrici, fotovoltaici e altri settori, le prospettive applicative sono più ampie e i produttori sono più numerosi.
Tipo di cristallo di carburo di silicio: la struttura tipica del miglior carburo di silicio cristallino 4H può essere suddivisa in due categorie: la struttura cubica del carburo di silicio a sfalerite, nota come 3C-SiC o β-SiC, e la struttura esagonale o a diamante a periodo ampio, tipica di 6H-SiC, 4H-SiC, 15R-SiC, ecc., noti collettivamente come α-SiC. Il 3C-SiC offre il vantaggio di un'elevata resistività nei dispositivi di produzione. Tuttavia, l'elevata discrepanza tra le costanti reticolari e i coefficienti di dilatazione termica di Si e SiC può portare a un gran numero di difetti nello strato epitassiale del 3C-SiC. Il 4H-SiC ha un grande potenziale nella produzione di MOSFET, perché i suoi processi di crescita cristallina e di crescita dello strato epitassiale sono migliori e, in termini di mobilità elettronica, il 4H-SiC è superiore al 3C-SiC e al 6H-SiC, offrendo migliori caratteristiche a microonde per i MOSFET 4H-SiC.
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Data di pubblicazione: 16/07/2024