Epi-Wafer aus Siliziumkarbid - der Schlüssel zur Leistungselektronik

Epi-Wafer aus Siliziumkarbid bilden das Herzstück von Leistungselektronik-Bauelementen, die eine höhere Leistungsdichte bei geringerem Energieverbrauch bieten und damit zahlreiche Branchen wie Elektrofahrzeuge, erneuerbare Energien und die industrielle Automatisierung revolutionieren.

Die optische Modellierung bietet eine hohe Wiederholgenauigkeit und liefert Dickenverteilungskarten, weshalb sie die bevorzugte Methode für Messungen an Epitaxieschichten ist. Darüber hinaus wird die optische Modellierung nicht durch Neigungs- oder Verformungseffekte beeinflusst.

Hohe elektrische Leitfähigkeit

Siliziumkarbid ist ein revolutionärer Werkstoff in der Leistungselektronik. Von Elektrofahrzeugen bis hin zu Rechenzentren könnte Siliziumkarbid Komponenten für umweltfreundliche Energieversorgung revolutionieren – dank seiner überragenden elektrischen Leitfähigkeit, die einen höheren Stromfluss bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht.

Hochwertige SiC-Epi-Wafer sind entscheidend für den Erfolg der darauf hergestellten Bauelemente. Deshalb investieren wir in unserem Produktionsprozess so viel Energie und Zeit, um Substrate mit geringer Defektdichte und einer eng begrenzten Widerstandsverteilung für die modernen SiC-Leistungsbauelemente von heute zu liefern.

Epitaxiale Schichten werden mittels Fourier-Transform-Infrarot-Reflektometrie (FTIR) und Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen, wodurch Konzentrationsprofile von Sauerstoff, Stickstoff und Bor sowohl auf den Oberflächen der Epitaxie-Wafer als auch auf den Substratflächen ermittelt werden können. Die zerstörungsfreie optische Modellierung liefert zudem genaue Schätzungen der Epitaxiedicke bei Proben mit zwei Schichten im Bereich von unter einem Mikrometer bis zu mehreren hundert Mikrometern.

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Siliziumkarbid (SiC)-Wafer zeichnen sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus, die es Leistungshalbleitern ermöglicht, Wärme effizienter aufzunehmen und abzuleiten, was zu einer höheren Geräteleistung bei geringeren Herstellungskosten und geringeren Fertigungsverlusten führt. Darüber hinaus ermöglicht der geringere Leistungsverlust von SiC-Wafern den Betrieb der Bauelemente bei höheren Spannungen, ohne dass diese beschädigt werden oder übermäßige Wärme entwickeln – ein Vorteil gegenüber Silizium-Halbleitern, die für den Betrieb bei höheren Spannungen einen konstanten Leistungsverlust erfordern.

SiC-Wafer zeichnen sich im Vergleich zu herkömmlichem Silizium durch eine zehnmal höhere Durchbruchfeldstärke und eine dreimal größere Bandlücke aus, was sie zu einer bahnbrechenden Halbleitertechnologie macht, die verschiedene Branchen revolutionieren wird.

Hochwertige SiC-Epitaxiewafer sind für die Herstellung fortschrittlicher Leistungshalbleiterbauelemente wie Schottky-Dioden, Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFETs) und bipolare Sperrschichttransistoren (BJTs) unverzichtbar. Diese Bauelemente finden breite Anwendung unter anderem in Traktionswechselrichtern und Bordladegeräten für Elektrofahrzeuge (EV), Solarwechselrichtern, Windkraftanlagen-Umrichtern und anderen Systemen für erneuerbare Energien. Hochwertige SiC-Wafer weisen eine optimale Kristallorientierung, Oberflächenrauheit und Defektdichte auf, um eine optimale Bauelementleistung zu gewährleisten.

Hohe Dichte

Die CSS-Portfolios von SK Siltron mit SiC-Wafern der Prime-Grade-Klasse in den Größen 100 mm und 150 mm bieten hervorragende mechanische Eigenschaften, um die Kompatibilität sowohl mit bestehenden als auch mit neuen Fertigungsprozessen für Bauelemente zu gewährleisten. Dank ihres geringen Durchbiegungs-/Verformungsverhältnisses und ihrer strengen Defekttoleranz eignen sie sich für anspruchsvollere leistungselektronische Komponenten wie Pin-Dioden oder Schalter. Das PE2O8-System liefert Wafer von höchster Qualität, die mit fortschrittlichen Handhabungstechnologien und einem Heißwandreaktor für eine gleichmäßige Wärmeregulierung ausgestattet sind – während die kompakte Reaktorkonstruktion den Durchsatz steigert und gleichzeitig die Betriebskosten senkt.

Dank der geringen Defektdichte können Kunden aus Epitaxie-Wafern problemlos Leistungsbauelemente mit hoher Ausbeute herstellen. Dies ermöglicht einen schnelleren und effizienteren Betrieb von Leistungsbauelementen bei höheren Spannungen sowie kleinere Systemkomponenten und geringere Leistungsverluste – entscheidende Faktoren, die die Nachfrage nach SiC-Wafern in Hochspannungs-Leistungsanwendungen ankurbeln.

Hohe Temperaturbeständigkeit

SiC-Epi-Wafer weisen eine höhere thermische Stabilität auf als ihre Silizium-Pendants und eignen sich daher für Anwendungen im Bereich der erneuerbaren Energien sowie für industrielle Automatisierungssysteme. Darüber hinaus ermöglicht ihre geringere Defektdichte den Herstellern die Fertigung komplexerer Bauelemente.

Epitaxiale Wafer werden aus einkristallinem Siliziumkarbid hergestellt, das zu dünnen Wafern geschnitten und poliert wurde. Um eine hohe Qualität der epitaxialen Wafer zu gewährleisten, ist eine präzise Steuerung der Dicke, der Dotierung (Trägerkonzentration) und der Defektdichte erforderlich. Die 100-mm- und 150-mm-Epi-Produkte der „Prime Grade“-Reihe von SK Siltron CSS bieten diese entscheidenden Eigenschaften, die die Kompatibilität mit aktuellen und zukünftigen Fertigungsprozessen für Bauelemente gewährleisten.

Die Qualität von SiC-Epi-Wafern ist in der Leistungshalbleitertechnik von größter Bedeutung. Rasterkraftmikroskop-Aufnahmen (AFM) von Oberflächenfehlern auf Epitaxie-Wafern zeigen, dass sich die Rauheit der Epitaxie-Wafer unter 1% senken lässt, wenn die Prozessparameter auf ein C/Si-Verhältnis von 0,95 und einen Trägergasdurchsatz von 130 slm optimiert werden.

Hohe Temperaturstabilität

Die hohe Temperaturstabilität von Epitaxie-Wafern aus Siliziumkarbid (SiC) ist entscheidend für deren Einsatz in leistungselektronischen Bauelementen und ermöglicht es den Herstellern, zuverlässigere und energieeffizientere Bauelemente für höhere Spannungen zu entwickeln. SiC ist zudem eine hervorragende Materialwahl für Anwendungen im Bereich der erneuerbaren Energien, da es den Wirkungsgrad steigern und gleichzeitig den Energieverlust bei Solar- oder Windkraftanlagen verringern kann.

Entscheidend für die Qualität von SiC-Wafern ist die präzise Steuerung während des Wachstumsprozesses. Jede Schicht sollte hinsichtlich Größe, Dicke, Dotierungskonzentration und Defektdichte genau auf die gewünschte Leistungsfähigkeit des Bauelements abgestimmt sein – hierfür sind fortschrittliche Technologien wie Ionenimplantation und Oxidation erforderlich.

Die Fähigkeit von SiC, hohen Temperaturen und Stromstärken standzuhalten, treibt bahnbrechende Innovationen in der Leistungselektronik voran. SiC revolutioniert die Antriebsstränge von Elektrofahrzeugen, indem es eine höhere Leistungsdichte bei kompakteren Bauformen ermöglicht; darüber hinaus treibt es den Fortschritt im Bereich der erneuerbaren Energien sowie bei industriellen Automatisierungssystemen voran.

Hohe thermische Stabilität

SiC-Epi-Wafer zeichnen sich durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit und ihre Eignung für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen aus, wodurch sie sich ideal für Leistungshalbleiter eignen. Dank dieser Eigenschaften eröffnen sie neue Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen, darunter die Automobilindustrie, die erneuerbaren Energien und die industrielle Automatisierung.

SiC-Epi-Wafer zeichnen sich nicht nur durch eine hervorragende thermische Stabilität aus, sondern auch durch eine geringe intrinsische Defektdichte, was zu einer höheren Ausbeute und Zuverlässigkeit der Bauelemente führt. Darüber hinaus ermöglichen ihre gleichmäßige Dicke und Dotierungskonzentration den Herstellern die Entwicklung von Leistungsbauelementen mit geringeren Durchlasswiderständen und höheren Sperrspannungen.

SiC-Epitaxie-Wafer sind für die Herstellung von Leistungshalbleiterbauelementen wie Schottky-Dioden und Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) unverzichtbar. Diese Bauelemente zeichnen sich durch eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit aus und sind in der Lage, hohen Spannungen standzuhalten, ohne dass dabei übermäßige Schaltverluste entstehen; darüber hinaus können sie hohe Ströme bei minimalen Schaltverlusten führen. Die Wafer werden in einem Chargenverfahren hergestellt, bei dem ein Kristall in scheibenförmige Wafer geschnitten, anschließend poliert und schließlich auf die endgültige Größe zugeschnitten wird.