製品紹介 3C-SiCウェーハの特性

3C-SiCウェーハは、立方晶炭化ケイ素ウェーハとも呼ばれ、広帯域半導体ファミリーの主要メンバーです。独自の立方晶構造と優れた物理的および化学的特性により、3C-SiCウェーハは、パワーエレクトロニクス、無線周波数デバイス、高温センサーなどに広く使用されています。従来のシリコンや、4H-SiCや6H-SiCなどの他のSiCポリタイプと比較して、3C-SiCはより高い電子移動度とシリコンに近い格子定数を提供し、優れたエピタキシャル成長適合性と製造コストの削減を可能にします。

高い熱伝導率、広帯域幅、高い絶縁破壊電圧のおかげで、3C-SiCウェーハは、高温、高電圧、高周波などの極端な条件下でも安定した性能を維持し、次世代の高効率で省エネルギーの電子デバイスに最適です。

特性3C-SiCウェーハの特性

2-5×10⁶ V/cm
 

2-5×10⁶ V/cm
2-5×10⁶ V/cm

飽和ドリフト速度

2.0×10⁵ m/s
2.0×10⁵ m/s

2.7×10⁷ m/s
3C-SiCウェーハの製造プロセス

基板の準備
 

3C-SiCウェーハは通常、シリコン（Si）または炭化ケイ素（SiC）基板上に成長します。シリコン基板はコスト上の利点がありますが、格子と熱膨張のミスマッチにより課題があり、欠陥を最小限に抑えるために注意深く管理する必要があります。SiC基板は、より優れた格子整合性を提供し、高品質のエピタキシャル層をもたらします。
化学気相成長（CVD）エピタキシャル成長

高品質の3C-SiC単結晶膜は、化学気相成長法により基板上に成長します。メタン（CH4）やシラン（SiH4）またはクロロシラン（SiCl4）などの反応ガスは、高温（〜1300℃）で反応して3C-SiC結晶を形成します。ガス流量、温度、圧力、および成長時間の精密な制御により、エピタキシャル層の結晶完全性と厚さの均一性が保証されます。
欠陥制御と応力管理

Si基板と3C-SiCの間の格子ミスマッチにより、転位や積層欠陥などの欠陥が成長中に形成される可能性があります。成長パラメータの最適化とバッファ層の使用は、欠陥密度の低減とウェーハ品質の向上に役立ちます。
ウェーハのダイシングと研磨

エピタキシャル成長後、材料は標準的なウェーハサイズにダイシングされます。複数の研削および研磨工程が続き、半導体製造に適した、ナノメートルスケール以下の表面粗さで工業グレードの滑らかさと平坦性が実現されます。
ドーピングと電気的特性の調整

N型またはP型ドーピングは、窒素やホウ素などのドーパントガスの濃度を調整することにより、成長中に導入され、デバイス設計要件に応じてウェーハの電気的特性を調整します。正確なドーピング濃度と均一性は、デバイスの性能にとって重要です。
材料の原理と性能上の利点

結晶構造

3C-SiCは、シリコンと同様の立方晶構造（空間群F43m）を持ち、シリコン基板上でのエピタキシャル成長を容易にし、格子ミスマッチによる欠陥を低減します。その格子定数は約4.36 Åです。

広帯域半導体
約2.3 eVのバンドギャップを持つ3C-SiCは、シリコン（1.12 eV）を上回り、熱的に励起されたキャリアによるリーク電流なしで、より高い温度と電圧で動作できるため、デバイスの耐熱性と耐電圧性が大幅に向上します。

高い熱伝導率と安定性
炭化ケイ素は、約490 W/m・Kの熱伝導率を示し、シリコンよりも大幅に高く、デバイスからの急速な熱放散を可能にし、熱応力を低減し、高出力アプリケーションでのデバイスの寿命を延ばします。

高いキャリア移動度
3C-SiCは、約800 cm²/V・sの電子移動度を備えており、4H-SiCよりも高く、RFおよび高速電子デバイスのスイッチング速度の向上と周波数応答の向上を可能にします。

耐食性と機械的強度
この材料は、化学的腐食に対する耐性が高く、機械的に堅牢であり、過酷な産業環境や精密な微細加工プロセスに適しています。

3C-SiCウェーハの用途
3C-SiCウェーハは、優れた材料特性により、さまざまな高度な電子および光電子分野で広く使用されています。

パワーエレクトロニクス

高効率パワーMOSFET、ショットキーダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）で使用され、3C-SiCは、エネルギー損失を低減しながら、より高い電圧、温度、およびスイッチング速度でデバイスを動作させることができます。
無線周波数（RF）およびマイクロ波デバイス

5G通信基地局、レーダーシステム、衛星通信における高周波増幅器およびパワーデバイスに最適で、高い電子移動度と熱安定性の恩恵を受けています。
高温センサーとMEMS

自動車エンジン監視や航空宇宙計器など、極端な温度と過酷な化学環境下で確実に動作する必要がある微小電気機械システム（MEMS）およびセンサーに適しています。
光エレクトロニクス

紫外線（UV）LEDおよびレーザーダイオードで使用され、3C-SiCの光学的透明性と耐放射線性を活用しています。
電気自動車と再生可能エネルギー

高性能インバータモジュールとパワーコンバータをサポートし、電気自動車（EV）および再生可能エネルギーシステムにおける効率と信頼性を向上させます。
3C-SiCウェーハに関するよくある質問（FAQ）

Q1：従来のシリコンウェーハと比較して、3C-SiCウェーハの主な利点は何ですか？

A1：3C-SiCは、シリコン（1.12 eV）よりも広いバンドギャップ（約2.3 eV）を持ち、デバイスは、より高い温度、電圧、および周波数で、より高い効率と熱安定性で動作できます。

Q2：3C-SiCは、4H-SiCや6H-SiCなどの他のSiCポリタイプと比較してどうですか？

A2：3C-SiCは、シリコン基板とのより優れた格子整合性と、より高い電子移動度を提供し、高速デバイスと既存のシリコン技術との統合に役立ちます。ただし、4H-SiCは、商業的な入手可能性の点でより成熟しており、より広いバンドギャップ（〜3.26 eV）を持っています。

Q3：3C-SiCにはどのようなウェーハサイズがありますか？