6인치 초고전압 SiC 에피택셜 웨이퍼 100–500 µm (MOSFET 장치용)

6인치 초고전압 SiC 에피택셜 웨이퍼 100–500 μm MOSFET 장치용

이 제품은 6인치 N형 4H-SiC 전도성 기판 위에 고온 화학 기상 증착(HT-CVD) 기술을 통해 성장한 100~500 μm 두께의 고순도, 저결함 실리콘 카바이드(SiC) 에피택셜 층입니다.

핵심 설계 목적은 초고전압(일반적으로 ≥10 kV) 실리콘 카바이드 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(SiC MOSFET)의 제조 요구 사항을 충족하는 것입니다. 초고전압 장치는 두께, 도핑 균일성 및 결함 제어와 같은 에피택셜 재료의 품질에 매우 엄격한 요구 사항을 부과합니다. 이 에피택셜 웨이퍼는 이러한 과제를 해결하기 위해 개발된 고급 재료 솔루션을 나타냅니다.

6인치 SiC 에피택셜 웨이퍼 주요 데이터

6인치 SiC 에피택셜 웨이퍼 주요 특징

초고전압 응용 분야를 충족하려면 이 에피택셜 웨이퍼는 다음과 같은 핵심 특성을 가져야 합니다.

1. 초두꺼운 에피택셜 층

• 이유: 장치 물리학 원리에 따르면 MOSFET의 차단 전압(BV)은 주로 에피택셜 층의 두께와 도핑 농도에 의해 결정됩니다. 10 kV 이상의 전압을 견디려면 에피택셜 층이 충분히 두꺼워야 합니다(일반적으로 100 μm 두께마다 약 10 kV의 차단 전압을 지원).
• 특징: 100–500 μm의 두께 범위는 15 kV 이상의 전압 정격을 가진 MOSFET 장치 설계를 위한 기반을 제공합니다.

2. 매우 정밀한 도핑 제어

• 이유: 에피택셜 층의 도핑 농도(일반적으로 질소 사용)는 장치의 온 저항(Rds(on)) 및 항복 전압에 직접적인 영향을 미칩니다. 과도한 농도는 항복 전압을 감소시키고, 불충분한 농도는 온 저항을 증가시킵니다.
• 특징: 일관된 장치 매개변수와 높은 수율을 보장하기 위해 두꺼운 필름 성장 공정 전반에 걸쳐 매우 높은 도핑 균일성(웨이퍼 내, 웨이퍼 간 및 배치 간)을 유지해야 합니다.

3. 매우 낮은 결함 밀도

• 이유: 에피택셜 층의 결함(예: 삼각 결함, 당근 결함, 기저면 전위(BPD))은 전계 집중점 또는 캐리어 재결합 중심 역할을 하여 조기 항복, 누설 전류 증가 또는 고전압에서 신뢰성 감소를 초래할 수 있습니다.
• 특징: 최적화된 성장 공정을 통해 기저면 전위(BPD)의 변환을 효과적으로 제어하고 치명적인 표면 결함을 최소화하여 초고전압 장치의 안정성과 수명을 보장합니다.

4. 우수한 표면 형태

• 이유: 매끄러운 표면은 후속 고품질 게이트 산화물 성장 및 광 리소그래피 공정에 필수적입니다. 표면 거칠기 또는 결함은 게이트 산화물 무결성을 손상시켜 불안정한 임계 전압 및 신뢰성 문제를 야기할 수 있습니다.
• 특징: 표면은 매끄럽고 성장 단계 뭉침 또는 거시적 결함이 없어 초고전압 MOSFET 제조의 중요한 공정 단계에 이상적인 시작점을 제공합니다.

6인치 SiC 에피택셜 웨이퍼 주요 응용 분야

이 에피택셜 웨이퍼의 유일한 목적은 고효율, 전력 밀도 및 신뢰성을 요구하는 차세대 에너지 인프라 응용 분야, 주로 초고전압 SiC 전력 MOSFET 장치를 제조하는 것입니다.

① 스마트 그리드 및 전력 전송

• 고전압 직류(HVDC) 전송 시스템: 보다 효율적이고 유연한 전력 분배 및 고장 격리를 달성하기 위해 컨버터 밸브 내의 고체 변압기(SST) 및 회로 차단기에 사용됩니다.
• 유연한 AC 전송 시스템(FACTS): 그리드 안정성 및 전력 품질을 향상시키기 위해 정적 동기 보상기(STATCOM)와 같은 장치에 사용됩니다.

② 산업용 드라이브 및 대규모 에너지 변환

• 초고전압 주파수 변환기 및 모터 드라이브: 광업, 야금 및 화학 산업의 대형 모터 드라이브에 사용되어 부피가 큰 선형 주파수 변압기의 필요성을 없애고 직접 중전압 전원 공급을 가능하게 하여 시스템 효율성과 전력 밀도를 크게 향상시킵니다.
• 고전력 산업용 전원: 유도 가열 및 용접기가 있습니다.

③ 철도 운송

• 기관차 견인 변환기: 차세대 고속 열차 견인 시스템에 사용되어 더 높은 DC 버스 전압을 견딜 수 있으므로 전송 손실을 줄이고 시스템 효율성을 향상시킵니다.

④ 재생 에너지 발전 및 에너지 저장

• 대규모 태양광 인버터 스테이션 및 풍력 발전 변환기: 특히 중전압 그리드 연결 시나리오에서 초고전압 SiC MOSFET는 시스템 아키텍처를 단순화하고 에너지 변환 단계를 줄이며 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
• 에너지 저장 시스템(ESS)용 전력 변환 시스템(PCS): 대규모 그리드 레벨 에너지 저장 시스템에 사용됩니다.

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1. Q: MOSFET에 사용되는 6인치 초고전압 SiC 에피택셜 웨이퍼의 일반적인 두께 범위는 무엇입니까?
     A: 일반적인 두께는 10 kV 이상 차단 전압을 지원하기 위해 100~500 μm입니다.

2. Q: 고전압 MOSFET 응용 분야에 두꺼운 SiC 에피택셜 층이 필요한 이유는 무엇입니까?
     A: 두꺼운 에피택셜 층은 초고전압 조건에서 높은 전계를 유지하고 애벌런치 항복을 방지하는 데 필수적입니다.

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