SiC 웨이퍼 기판
EV 트랙션 인버터, 5G 기지국 및 산업용 전원 공급 장치용 광대역 간격 실리콘 카바이드 기판입니다. 4H-SiC 및 6H-SiC 폴리타입, N형 도핑 및 반절연 등급, 직경 150mm~200mm.
개요
SiC(실리콘 카바이드)는 차세대 전력 전자 장치, RF 장치 및 고온 응용 분야를 위한 최고의 광대역 간격 반도체 기판으로 부상했습니다. 3.26eV(4H-SiC)의 밴드갭(실리콘의 거의 3배)과 2.8MV/cm의 임계 전기장을 갖춘 SiC는 더 높은 전압을 차단하고 더 빠르게 전환하며 200°C를 초과하는 온도에서 작동하는 장치를 가능하게 합니다. 업계는 EV 전력 모듈 생산에 있어 규모의 경제 필요성에 따라 200mm(8인치) SiC 기판으로 빠르게 전환하고 있습니다. GINECHIP은 N형 도핑 및 반절연 등급의 150mm 및 200mm 4H-SiC 및 6H-SiC 기판을 공급하여 R&D 프로토타이핑부터 대량 자동차 생산까지 전체 스펙트럼을 지원합니다.
GINECHIP에서는 선도적인 PVT(물리적 증기 수송) 결정 재배업체로부터 4H-SiC 및 6H-SiC 기판을 공급합니다. 당사의 200mm(8인치) SiC 웨이퍼는 epi 지원 표면 품질(Ra < 0.2nm)로 CMP 마감되어 MOSFET 및 쇼트키 다이오드 제조를 위한 SiC 드리프트 층의 직접적인 에피택시 성장을 가능하게 합니다. 우리는 수직 전력 장치용 N형(질소 도핑, 0.015~0.030Ω·cm)과 GaN-on-SiC RF HEMT 애플리케이션용 반절연(바나듐 도핑, > 1×10⁶ Ω·cm)을 모두 제공합니다. 모든 로트에는 XRD 로킹 곡선, 마이크로파이프 밀도 맵 및 AFM 표면 거칠기 측정을 포함한 포괄적인 계측 데이터가 함께 제공됩니다.
재료 특성 — SiC 대 실리콘
| Property | 4H-SiC | 6H-SiC | Silicon (Si) |
|---|---|---|---|
| Bandgap (eV) | 3.26 | 3.02 | 1.12 |
| Critical Field (MV/cm) | 2.8 | 2.5 | 0.3 |
| Electron Mobility (cm²/V·s) ⊥ c | 1,000 | 400 | 1,400 |
| Hole Mobility (cm²/V·s) | 115 | 90 | 450 |
| Thermal Conductivity (W/cm·K) | 4.9 | 4.9 | 1.5 |
| Saturated Drift Velocity (×10⁷ cm/s) | 2.0 | 2.0 | 1.0 |
| Melting Point (°C) | 2,730 (sublimes) | 2,730 (sublimes) | 1,415 |
| Baliga FOM (normalized to Si) | 340 | 200 | 1 |
4H-SiC는 6H-SiC에 비해 더 높은 전자 이동도와 더 넓은 밴드갭으로 인해 전력 장치의 주요 폴리타입입니다. 6H-SiC는 일부 광전자공학 및 특수 RF 애플리케이션에 사용됩니다. Baliga FOM = ε·μ·Ec³, 실리콘으로 정규화됨.
결정 성장 및 기판 처리
실리콘과 달리 SiC는 대기압에서 녹지 않고 승화하기 때문에 기존의 용융 기반 방법으로는 성장할 수 없습니다. 업계에서는 아르곤 분위기에서 2,200°C가 넘는 온도에서 수행되는 물리적 증기 수송(PVT)(씨드 승화라고도 함)을 사용합니다. GINECHIP은 각 중요한 공정 단계에 대한 숙달을 입증한 크리스탈 재배업체와 파트너십을 맺고 있습니다.
PVT 벌크 결정 성장
고순도 SiC 소스 분말은 흑연 도가니에서 2,200~2,500°C에서 승화되고 종자 결정에 재응축됩니다. 4H-SiC 다형 안정화에는 온도 구배, 압력 및 시드 방향(4° 축외)의 정밀한 제어가 필요합니다. 200mm 보울 성장에는 뛰어난 열장 균일성이 요구되는데, 이는 크리스탈 재배업체 간의 주요 차별화 요소입니다.
웨이퍼링 및 표면 준비
부울은 다이아몬드 와이어로 절단하여 웨이퍼로 만든 후 일련의 래핑, 연삭 및 다이아몬드 슬러리 연마를 통해 처리됩니다. 마지막 CMP(화학적 기계적 연마) 단계에서는 Ra < 0.2nm — 고품질 동종에피택셜 SiC 성장에 필수적입니다. SEMI 표준에 따라 엣지 프로파일링 및 레이저 마킹이 적용됩니다.
동종에피택시층 성장
GINECHIP은 베어 기판을 공급하는 반면 당사의 파트너는 기판에 직접 N형 4H-SiC 드리프트 층(일반적으로 5~15μm 두께, 1×10101⁵~1×1011⁶ cm⁻³ 도핑)의 CVD 동종에피택셜 성장을 제공합니다. 이러한 Epi-Ready 표면 품질은 버퍼층 결함을 최소화하고 일관된 임계 전압 제어를 보장하며 이는 MOSFET 제조 수율에 매우 중요합니다.
기술 사양
| 매개변수 | 사양 |
|---|---|
| Diameter | 150mm (6″), 200mm (8″) |
| Polytype | 4H-SiC, 6H-SiC |
| Dopant / Type | N-type (Nitrogen), Semi-insulating (Vanadium), V-doped SI |
| Resistivity | N-type: 0.015–0.030 Ω·cm; SI: > 1×10⁶ Ω·cm |
| Orientation | 4° off-axis toward 〈11-20〉 (4H-SiC standard) |
| Thickness | 350μm, 500μm (standard); custom thicknesses available |
| Grade | Prime (production), Test (monitor), Research-grade |
| Polish | CMP-finished, epi-ready surface; Ra < 0.2nm |
| Micropipe Density | ≤ 0.5/cm² (production); ≤ 0.1/cm² (automotive-grade) |
| BPD Density | ≤ 500/cm² (post-epi conversion to TED) |
| TTV / Bow / Warp | TTV < 5μm, Bow < 25μm, Warp < 35μm |
| Surface Defects | Scratch-free, pit-free; particle < 20 adds @ 0.2μm |
품질규격 및 검사방법
| 매개변수 | 사양 | 검사방법 |
|---|---|---|
| 마이크로파이프 밀도 | ≤ 0.5/cm² (≤ 0.1/cm² automotive) | KLA Candela / Laser scanning |
| BPD 밀도 / TED 변환 | ≤ 500/cm² → TED conversion | KOH etch-pit + Nomarski microscopy |
| 비저항 균일성 | 15–30 mΩ·cm (N-type); > 1E6 Ω·cm (SI) | Eddy current / 4-point probe |
| 표면 거칠기(Ra) | Ra < 0.2nm (epi-ready) | AFM (10μm × 10μm scan) |
| 총 두께 변화(TTV) | < 5μm | Capacitance gauge scanning |
| 활 / 워프 | Bow < 25μm, Warp < 35μm | Optical profilometry / Tencor FLX |
| 결정 품질(XRD FWHM) | FWHM < 50 arcsec (0004 reflection) | High-resolution XRD rocking curve |
| 입자 수 | ≤ 20 adds @ 0.2μm | KLA-Tencor Surfscan / SiC-specific SPx |
모든 측정은 ISO 클래스 5(클래스 100) 클린룸 환경에서 수행되었습니다. 각 로트 배송에는 전체 계측 보고서가 포함됩니다. 자동차 등급 사양에는 AEC-Q101에 따른 추가 심사가 필요합니다.
응용
800V SiC MOSFET-based traction inverters deliver 5–10% range extension vs. silicon IGBTs. Automotive-grade 200mm 4H-SiC substrates with micropipe density < 0.1/cm² for AEC-Q101 qualified devices.
SiC MOSFET and SBD modules in 30kW–350kW DC fast-charging stacks achieve > 97% efficiency. High-voltage blocking to 3.3kV on 4H-SiC for next-generation ultra-fast chargers.
SiC-based variable frequency drives reduce motor drive footprint by 40–60% while improving efficiency by 2–5%. Integrated SiC power modules on 200mm substrates for cost-effective scaling.
SiC MOSFETs in PV string inverters (5–50kW) and energy storage bidirectional converters. 4H-SiC substrates with proven reliability for 25-year field lifetimes in solar installations.
Semi-insulating 4H-SiC substrates for GaN-on-SiC HEMT RF power amplifiers. Thermal conductivity of 4.9 W/cm·K enables high-power-density 5G base station PAs and radar systems.
4H-SiC wide bandgap (3.26 eV) enables device operation at junction temperatures exceeding 200°C. Downhole drilling, aerospace engine sensors, and nuclear instrumentation.
200mm 전환 — 8인치 SiC가 중요한 이유
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