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실리콘 카바이드 (SiC) 기판은 차세대 전자제품의 초석 재료가 되었습니다.그리고 전통적인 실리콘 기반 기술보다 더 높은 효율을. 파워 일렉트로닉, RF 통신, 양자 및 센싱 분야에서 SiC 채택이 가속화됨에 따라 기판 선택은 초기 설계 결정이되었습니다.

가장 일반적으로 사용되는 중SiC 기판N형 전도성 SiC와 고순도 반 단열성 (HPSI) SiC는 매우 다른 용도로 사용된다.전기적 행동, 결함 용도, 그리고 목표 애플리케이션은 근본적으로 다릅니다.

이 기사에서는 N형과 N형의 명확하고 응용에 기반한 비교를 제공합니다.HPSI SiC 기체, 엔지니어, 연구원 및 구매팀이 마케팅 용어보다는 장치 요구 사항에 기초하여 정보에 기반한 결정을 내리는 것을 돕습니다.

1. SiC 기판 기초를 이해

N형과 HPSI SiC를 비교하기 전에 공통점을 명확히 하는 것이 유용합니다.

대부분의 상업용 SiC 기판은 다음과 같습니다.

• 물리 증기 운송 (PVT) 으로 재배 된 단일 결정 물질

• 일반적으로 4H-SiC 폴리 타입, 우수한 전자 이동성 및 대역 구조로 인해

• 4인치에서 8인치까지의 지름으로 제공됩니다. 현재 6인치가 대량 생산을 지배합니다.

기판 유형 간의 주요 차별점은 결정 격자에서 아니라 의도적인 불순물 제어 및 전기 저항성에서 발생합니다.

2N형 SiC 는 무엇입니까?

2.1 정의 및 도핑 메커니즘

N형 SiC 기판은 기증자 불순물, 가장 일반적으로 질소 (N) 로 의도적으로 도핑됩니다. 이러한 도핑 물질은 자유 전자를 결정 격자에 도입합니다.기판을 전기 전도성으로 만드는 것.

전형적인 특성:

• 저항성: ~0.01~0.1 Ω·cm

• 대부분의 운반자: 전자

• 전도성: 넓은 온도 범위에서 안정성

2.2 전도성이 중요한 이유

많은 전력 및 광 전자 장치에서 기판은 단순히 기계적 지원이 아닙니다. 그것은 또한 다음과 같은 역할을합니다.

• 전류 유도 경로

• 열 분산 채널

• 기준 전력 전력

N형 기판은 기판 자체를 통해 전류가 흐르는 수직 장치 아키텍처를 가능하게하여 장치 설계를 단순화하고 신뢰성을 향상시킵니다.

3HPSI SiC 는 무엇 입니까?

3.1 정의와 보상 전략

HPSI SiC (High-Purity Semi-Isolating SiC) 는 일반적으로 107~109 Ω·cm 이상으로 매우 높은 저항성을 갖도록 설계되었습니다.제조업체는 자유 운반자를 억제하기 위해 잔류 불순물과 내재 결함을 신중하게 균형 잡습니다..

이것은 다음을 통해 이루어집니다.

• 극저한 배경 도핑

• 기증자와 수용자 사이의 보상

• 결정 성장 조건에 대한 엄격한 통제

3.2 전기 격리 기능

N형 기판과 달리 HPSI SiC는 전류 흐름을 차단하도록 설계되었습니다. 그 가치는 다음과 같습니다.

• 전기 격리

• 기생물 전도도가 낮습니다.

• 높은 주파수에서 안정적인 RF 성능

RF 및 마이크로파 장치에서 원치 않는 기판 전도성은 장치의 효율성과 신호 무결성을 직접적으로 저하시킨다.

4나란히 비교

5응용 프로그램 기반 선택 가이드

5.1 전력전자: N형에 대한 명백한 장점

전형적인 장치:

• SiC MOSFET

• 스콧키 장벽 다이오드 (SBD)

• 피안 다이오드

• 전기차 및 충전 인프라의 전원 모듈

왜 N형이 가장 잘 작동하는지:

• 수직 전류 흐름을 지원

• 낮은 저항을 가능하게 합니다.

• 열 방출을 위해 우수한 열 전도성을 제공합니다.

HPSI SiC를 전력 장치에 사용하는 것은 불필요한 전기 저항을 도입하고 장치 디자인을 복잡하게 만듭니다.

판결:
N형 SiC는 전력전자 산업 표준입니다.

5.2 RF 및 마이크로 웨브 장치: HPSI가 필수적입니다

전형적인 장치:

• GaN-on-SiC RF HEMT

• 마이크로파 전력 증폭기

• 레이더 및 위성 통신 부품

왜 HPSI가 중요한지:

• 기판에 RF 신호 손실을 최소화

• 기생물 용량을 감소시킵니다.

• 이득, 선형성 및 전력 효율을 향상시킵니다.

RF 애플리케이션에서, 심지어 약간의 기판 전도성은 높은 주파수에서 성능 저하로 이어질 수 있습니다.

판결:

HPSI SiC는 RF 및 마이크로 웨브 시스템에 대한 선호 된 선택입니다

5.3 광전자 및 센싱: 경우에 따라

다음과 같은 응용 프로그램:

• 자외선 광탐지장

• 고온 센서

• 특수 광전자 구조

다음의 조건에 따라 N형 또는 반 단열 기판을 사용할 수 있습니다.

• 장치 아키텍처

• 시그널과 노이즈에 대한 요구사항

• 다른 재료와의 통합

이러한 경우, 기판 선택은 기판만으로 결정되는 것이 아니라 에피택시 및 회로 설계 단계에서 결정됩니다.

6신뢰성, 결함 및 수익성 고려 사항

제조 관점에서 두 종류의 기판은 엄격한 품질 요구 사항을 충족해야합니다.

• 마이크로 파이프 밀도가 낮습니다.

• 통제된 기초 평면 변동 (BPD)

• 균일 저항성과 두께

그러나 HPSI 기판은 의도하지 않은 운반자가 저항성을 크게 줄일 수 있기 때문에 성장 결함에 더 민감합니다. 이것은 다음과 같습니다.

• 전체수확률 감소

• 더 높은 검사 및 자격 요금

• 높은 최종 가격

N형 기판은 대용량 생산 환경에서 특정 결함 수준을 더 쉽게 견딜 수 있습니다.

7비용과 공급망 현실

가격 결정은 웨이퍼의 크기와 품질에 따라 다르지만, 일반적인 추세는 다음과 같습니다.

• N형 SiC:

  • 보다 성숙한 공급망

  • 생산량 증가

  • 웨이퍼당 저렴한 비용

• HPSI SiC:

  • 제한된 자격 공급자

  • 더 엄격한 성장 통제

  • 더 높은 비용과 더 긴 납품 시간

상업 프로젝트의 경우 이러한 요소는 종종 기술 성능만큼 기판 선택에 영향을 미칩니다.

8올바른 기판을 선택하는 방법

실용적인 의사결정 틀:

1. 전류가 기판을 통해 흐르는 걸까요?
   → 네 → N형 SiC

2. 전기 격리 장치 성능에 중요한가?
   → 네 → HPSI SiC

3. RF, 마이크로 웨브, 또는 고주파로 적용되는가요?
   거의 항상 HPSI SiC

4. 높은 생산량으로 비용 감수성이 높습니까?
   → 가능성이 높다 → N형 SiC

결론

N형과 HPSI SiC 기체는 경쟁하는 대안이 아니라 근본적으로 다른 장치 요구 사항에 최적화된 특수 제작 재료입니다.N형 SiC는 효율적인 전력 유도 및 열 관리를 가능하게 합니다.HPSI SiC는 반대로 신호 무결성이 가장 중요한 고주파 및 RF 응용 프로그램에 필요한 전기 격리를 제공합니다.

기판 수준에서 이러한 차이점을 이해하는 것은 개발 주기에 나중에 비용이 많이 드는 재설계를 방지하고 재료 선택이 장기적인 성능, 신뢰성,그리고 확장성 목표.

SiC 기술에서는 올바른 기판이 가장 좋은 기판이 아닙니다. 그것은 응용 프로그램에 가장 적합한 기판입니다.