半絶縁性炭化ケイ素は、高い電気抵抗率と高い熱伝導率を兼ね備えているため、高周波および高出力 RF デバイスにとって重要な基板材料です。
主に縦型パワーデバイスに使用される導電性の n 型 SiC 基板とは異なり、半絶縁性 SiC は基板を介した寄生電気伝導を抑制するように設計されています。このため、基板損失が利得、効率、周波数性能に直接影響を与える可能性がある RF、マイクロ波、および高周波デバイス構造に特に適しています。
半絶縁性 SiC 材料では、歴史的に 2 つのアプローチが使用されてきました。
どちらも非常に高い抵抗率を提供できますが、半絶縁動作を実現するために使用されるメカニズムは異なります。
RF デバイスのエンジニアとウェーハの購入者にとって、この違いは以下に影響を与える可能性があります。
このため、基板の選択は抵抗率のみに基づいて行うべきではありません。
マイクロ波またはミリ波の周波数で動作する RF デバイスは、基板を流れる不要な電流を最小限に抑える必要があります。
基板が導電性の場合、寄生容量と電流経路により RF 損失が増加する可能性があります。
半絶縁性 SiC は、次の 2 つの重要な特性を同時に提供します。
高い電気抵抗率
そして
高い熱伝導率
この組み合わせは、高出力 RF アプリケーションにとって特に魅力的です。
半絶縁 SiC の研究では、この材料が低損失動作に必要な抵抗と、デバイスの熱を放散するのに十分な熱伝導率の両方を提供できるため、マイクロ波および高周波エレクトロニクスが主要な用途であると長年特定されてきました。
典型的なアプリケーションには次のものがあります。
これらのアプリケーションでは、基板の品質はウェーハ処理だけでなく、アクティブデバイスの下の電気環境にも影響します。
HPSI とは次のことを意味します。
高純度半絶縁性炭化ケイ素
意図的にバナジウムをドープした SiC とは異なり、HPSI 材料は一般に、高い材料純度と、残留浅い不純物を補償するための固有の深いレベルの欠陥を使用して製造されます。
現在のコマーシャル4H-SiCHPSI 製品は、材料を具体的に次のように識別します。バナジウムドープではない。
基本的な目的は、フリーキャリア濃度を極めて低く保ち、バルク基板の抵抗率を高く保つことです。
一般的に関与する残留不純物には次のものがあります。
固有の欠陥により、これらの残留浅いドーパントを補償する深い電子準位が導入される可能性があります。
HPSI 4H-SiC の研究では、半絶縁挙動に寄与する可能性のある欠陥の中で、空孔関連欠陥、ダイ空孔、および炭素空孔と炭素のアンチサイト複合体が特定されています。
この補償メカニズムにより、意図的な重金属ドーピングに依存せずに高い抵抗率が可能になります。
2 つ目のアプローチは、SiC にバナジウムを意図的に導入することです。
バナジウムは、SiC バンドギャップ内に深いエネルギー準位を生成します。
これらの深い準位は、電気的に活性な浅いドナーとアクセプターを補償し、自由な電荷キャリアの数を減らすことができます。
簡略化した概念は次のとおりです。
残留ドナー/アクセプター不純物 → 深いバナジウム準位によって補償される → 低いキャリア濃度 → 高い抵抗率
バナジウム補償は、半絶縁性 SiC の製造に長年使用されてきました。
研究により、バナジウムに関連した深いアクセプタ準位が伝導帯領域より約 1 eV 低いことが特定されていますが、正確な電気的挙動はバナジウム濃度やその他の固有の欠陥によって異なります。
以下を区別することが重要です。
バナジウムドープ
から
4H-SiC
これらは 2 つの異なる特性を説明しているためです。
バナジウムは補償/ドーピング方法について説明します。
４Ｈは、ＳｉＣ結晶ポリタイプを説明する。
バナジウムをドープした半絶縁材料は、歴史的にいくつかの SiC ポリタイプに存在していました。現在市販されている半絶縁性のバナジウムドープ基板の中には、たとえば、4H-SiC ではなく 6H-SiC として提供されているものもあります。
したがって、RFQ では常に次の両方を指定する必要があります。
ポリタイプ: 4H-SiC
そして
半絶縁方式・抵抗率要件
単純に「半絶縁SiC」を求めるのではなく、
根本的な違いは、半絶縁性の電気的動作がどのように生成されるかです。
| パラメータ | HPSI 4H-SiC | バナジウムドープSiC |
|---|---|---|
| 補償の仕組み | 固有の深準位/欠陥エンジニアリング | 意図的なVディープレベル補正 |
| バナジウム | 通常は不在 | 意図的に導入された |
| 純度戦略 | 非常に高い純度 | ドーパント補償の制御 |
| 抵抗率 | 非常に高い | 非常に高い |
| 深層センター | 主に固有欠陥関連 | V 関連 + 固有欠陥 |
| RF適合性 | 素晴らしい | アプリケーションに依存する |
| トラップの安定性 | 資格が必要です | 資格が必要です |
| バックゲートの懸念 | 一般的に HPSI 開発に対するモチベーションが低い | 一部のデバイス構造では重要になる可能性があります |
| 商用ポリタイプ | 通常4H | サプライヤー/プロセスに応じて 4H または 6H が含まれる場合があります |
HPSI技術は、バナジウムが追加の深準位センターを導入することもあり、ますます重要になっています。
これらのトラップ状態は、特に高電界または高温条件下でデバイスの動作と相互作用する可能性があります。
バナジウムに捕獲された電子は熱によって放出され、電界効果デバイス構造におけるしきい値電圧シフトやバックゲートなどの影響に寄与する可能性があることが研究で報告されています。これが、固有欠陥ベースの HPSI 材料がますます魅力的になった理由の 1 つです。
ただし、これは、バナジウムをドープしたすべての基板が RF 用途に適さないことを意味するわけではありません。
正しく比較するには、次の点を考慮する必要があります。
半絶縁性 SiC の場合、抵抗率は主要な購入パラメータです。
その目的は、基板を流れる不要な電流を制限することです。
現在の商用 HPSI 4H-SiC 仕様は、サプライヤー、グレード、測定条件に応じて、少なくとも 10⁶ ～ 10⁸ Ω・cm の範囲以上の値に達する可能性があります。現在の商用 HPSI 製品ファミリーの 1 つは、選択された製造材料に対して ≥10⁸ Ω・cm を指定しています。
バナジウムがドープされた半絶縁製品は、非常に高い抵抗率を示すこともあります。
例えば、市販のバナジウムドープ半絶縁性 SiC 材料は、ポリタイプや製品仕様にもよりますが、抵抗率が 109 Ω・cm を超えることが報告されています。
ただし、2 つのウェーハを次のステートメントによってのみ比較します。
抵抗率 >10⁸ Ω・cm
では不十分です。
購入者は次のことも尋ねる必要があります。
RF デバイスの場合、抵抗率の安定性室温の絶対値と同じくらい重要な場合があります。
半導体ウェーハは、測定された抵抗率が高くても、依然として電気的に活性な欠陥を含んでいる可能性があります。
半絶縁性 SiC は、深い電子レベルに依存してフリーキャリアを抑制します。
ただし、深いレベルもトラップとして機能する可能性があります。
デバイスのアーキテクチャに応じて、トラップは次のときにキャリアを捕捉または解放することがあります。
潜在的な影響には次のようなものがあります。
これが、HPSI とバナジウムドープの選択を、どちらのウェハがより高い抵抗を持つかという単純な問題に還元できない理由です。
高品質の RF 基板は以下を兼ね備えている必要があります。
高い抵抗率 + 電気的安定性 + 制御された欠陥 + 優れた熱特性
RF 基板の品質は結晶欠陥によっても影響されます。
重要な欠陥カテゴリには次のものがあります。
マイクロパイプは、大きなバーガーズベクトルらせん転位に関連する中空コア欠陥です。
最新の SiC 結晶成長によりマイクロパイプ密度は劇的に減少しましたが、マイクロパイプ密度は依然として重要な歴史的および購入パラメータです。
RF グレードの基板の場合、購入者は以下を決定する必要があります。
貫通螺旋転位および貫通刃状転位は、後続のエピタキシャル層に伝播する可能性があります。
それらの効果は最終的なデバイス設計によって異なります。
のみを指定する代わりに、次のようにします。
低い転位密度
RFQ では、必要な欠陥カテゴリと許容レベルを特定する必要があります。
半絶縁性 SiC では電気的特性が最も注目されることがよくありますが、デバイス製造時にはウェーハの形状も同様に重要です。
TTV とは次のことを意味します。
総厚さの変化
これは、指定された測定領域内の最大ウェハ厚と最小ウェハ厚の差を表します。
TTV が高いと、次のような場合に問題が発生する可能性があります。
市販の HPSI 基板仕様では、次のような値が実証されています。TTV≤10μm必要な値はバイヤーとサプライヤーの間で常に合意される必要がありますが、選択したグレードとウェーハサイズでは技術的に達成可能です。
SEMI の SiC ウェハ標準化作業では、基板の基本的な物理的特性として、厚さ、公差、平坦度、配向、欠陥も特定されています。
TTV は厚さの変化を説明しますが、完全なウェーハ形状を説明するものではありません。
次の 2 つの追加パラメータが重要です。
弓
そして
ワープ
ウェーハは、過度の全体的な変形を示しながらも、許容可能な TTV を有する可能性があります。
これは、ウェーハ直径が大きくなるにつれてますます重要になります。
過度の反りは次の原因となる可能性があります。
したがって、本格的な RF ウェーハ仕様には通常、次の内容が含まれている必要があります。
TTV + 弓 + ワープ
TTVだけではなく。
半絶縁性 SiC 基板の Si 面は通常、その後のエピタキシャル成長のために準備されます。
したがって、表面の粗さは非常に低く、研磨による損傷は最小限でなければなりません。
市販の RF 指向の半絶縁性 SiC 基板は、サブナノメートルの表面粗さを実現できます。現在の例では、選択された製品について約 5 Å 未満の粗さを指定しています。
ただし、Ra だけではエピレディ表面を完全には説明できません。
購入者は以下も検査する必要があります。
ウェーハは、エピタキシャル成長に影響を与える孤立した欠陥を依然として含んでいるにもかかわらず、測定された Ra が非常に低い場合があります。
RF エピタキシー用途では、通常、前面はシリコン面になります。
典型的な基板構成は次のとおりです。
Si-face: CMP、エピ対応
C面：光学研磨または指定の裏面仕上げ
正確な表面処理は常に RFQ に含める必要があります。
例えば：
前面: Si-face CMP、エピ対応
裏面：光学研磨仕上げ
単純にリクエストする場合:
両面研磨済み
エピタキシーに必要な実際の CMP 品質に関する十分な情報が提供されない可能性があります。
RF 半絶縁基板とパワーデバイス基板のもう 1 つの重要な違いは、配向です。
導電性 4H-SiC パワー基板は通常、ホモエピタキシャル成長のために意図的にオフアクシス配向で供給されます。
RF 半絶縁基板、特に窒化物エピタキシー用の異種基板として意図された基板は、オンアクシスで供給されることがよくあります。
現在市販されている HPSI 4H-SiC RF 製品は、特定の基板グレードに対して軸上配向を使用しています。
したがって、RFQ では次のことを明確に指定する必要があります。
半絶縁性 SiC は、これまで主流の導電性 SiC パワー基板よりも小さな直径で入手可能でした。
一般的な RF 基板の直径には次のものがあります。
大口径の開発は継続していますが、可用性は以下に大きく依存します。
購入者は、すべての n タイプ 200 mm SiC 仕様が自動的に 200 mm HPSI ウェーハとして利用可能であると想定すべきではありません。
たとえば、現在の市販製品情報では、4H HPSI は 100 mm と 150 mm で提供されていますが、200 mm の入手可能性は他の SiC 製品ファミリーに関連付けられている可能性があります。
このため、デバイスのプロセスを完了する前に、直径の利用可能性を確認する必要があります。
専門的な RFQ には、直径と抵抗率以上のものを含める必要があります。
| パラメータ | 推奨される見積依頼情報 |
|---|---|
| 材料 | 単結晶SiC |
| ポリタイプ | 4H-SiC |
| 電気式 | 半絶縁性 |
| 補償 | HPSI / 必要に応じて指定します |
| 直径 | 100mm / 150mm / カスタム |
| 向き | 軸上または指定された |
| 表面極性 | Si面 |
| 厚さ | 公称+公差 |
| 抵抗率 | 最小要件 |
| TTV | 最大 |
| 弓 | 最大 |
| ワープ | 最大 |
| 表面 | Si-face CMP、エピ対応 |
| 粗さ | 最大Ra |
| マイクロパイプ密度 | 最大 |
| 転位密度 | 必要レベル |
| ひび割れ | 何も許可されません |
| エッジチップ | 受け入れを定義する |
| 表面の傷 | 受け入れを定義する |
| 粒子 | 検査閾値の指定 |
| 裏面 | 光学研磨/指定 |
| 検査報告書 | 必要に応じて必須 |
| ウェーハID | 必須 |
| 包装 | クリーンルーム対応 |
RF アプリケーション用の半絶縁 SiC を注文する前に、購入者は次のことを尋ねる必要があります。
これらの質問により、さまざまな基板サプライヤーからの見積もりを比較しやすくなります。
すべての RF デバイスに適した単一の仕様はありません。
ただし、最新の 4H-SiC RF 基板アプリケーションにとって、意図的なバナジウムドーピングを行わずに非常に高い抵抗率を実現できる HPSI は特に魅力的です。
これにより、意図的に導入された深層不純物の原因の 1 つが除去され、HPSI が高度な RF 構造用の重要な材料プラットフォームになるのに役立ちました。
バナジウムをドープした SiC は依然として優れた抵抗率を提供することができ、特に確立されたデバイス プラットフォームや特定の基板とポリタイプの組み合わせにとって、技術的に関連性があり続けます。
したがって、正しい評価には次のものが含まれる必要があります。
抵抗率
プラス
深いレベルの安定性
プラス
結晶の品質
プラス
幾何学
プラス
表面処理
単一の数値に基づいてウェーハを選択するのではなく、
半絶縁性SiCは単なる「高抵抗SiC」ではありません。
RF およびマイクロ波デバイスの場合、基板は次の組み合わせを提供する必要があります。
HPSI 4H-SiC は、意図的なバナジウムドーピングではなく、主に高い材料純度と固有の深いレベルの補償によって半絶縁動作を実現します。
バナジウムをドープした SiC は、意図的に導入された深い準位を使用して残留キャリアを補償します。
どちらのアプローチでも高抵抗基板を作成できますが、欠陥の物理的性質と電気的挙動は異なります。
したがって、RF 基板の調達の場合、最も有用な仕様は次のような単純なものではありません。
半絶縁性 4H-SiC、高抵抗率
ただし、以下の完全な組み合わせ:
ポリタイプ + 補正方法 + 抵抗率 + 欠陥密度 + TTV + 反り/反り + 表面粗さ + CMP 品質 + 検査基準。
これにより、サプライヤーと RF デバイス メーカーの両方にウェーハ認定のための明確な技術的基盤が提供されます。
HPSIは高純度半絶縁性を意味します。最新の 4H-SiC 基板では、結晶に意図的にバナジウムをドープすることなく、材料純度の制御と固有の深いレベルの補償によって高い抵抗率を実現できます。
いいえ。どちらの材料も半絶縁性ですが、補償メカニズムが異なります。 HPSI は一般に固有の深い準位の欠陥と高純度に依存しますが、バナジウムをドープした材料は意図的にバナジウム関連の深い準位を導入します。
必要な値はRFデバイスや測定条件によって異なります。市販の半絶縁 SiC 製品では、材料の種類、グレード、サプライヤーに応じて、抵抗率を約 10⁶ ～ 10⁸ Ω・cm、またはそれより大幅に高く指定できます。購入者は、最小抵抗率と測定条件の両方を指定する必要があります。
自動的ではありません。ポリタイプの選択は、デバイスのアーキテクチャ、エピタキシャル プロセス、確立された製造プラットフォームによって異なります。しかし、4H-SiC は高純度の半絶縁性 RF 基板の重要な商用プラットフォームとなっています。
半絶縁性炭化ケイ素は、高い電気抵抗率と高い熱伝導率を兼ね備えているため、高周波および高出力 RF デバイスにとって重要な基板材料です。
主に縦型パワーデバイスに使用される導電性の n 型 SiC 基板とは異なり、半絶縁性 SiC は基板を介した寄生電気伝導を抑制するように設計されています。このため、基板損失が利得、効率、周波数性能に直接影響を与える可能性がある RF、マイクロ波、および高周波デバイス構造に特に適しています。
半絶縁性 SiC 材料では、歴史的に 2 つのアプローチが使用されてきました。
どちらも非常に高い抵抗率を提供できますが、半絶縁動作を実現するために使用されるメカニズムは異なります。
RF デバイスのエンジニアとウェーハの購入者にとって、この違いは以下に影響を与える可能性があります。
このため、基板の選択は抵抗率のみに基づいて行うべきではありません。
マイクロ波またはミリ波の周波数で動作する RF デバイスは、基板を流れる不要な電流を最小限に抑える必要があります。
基板が導電性の場合、寄生容量と電流経路により RF 損失が増加する可能性があります。
半絶縁性 SiC は、次の 2 つの重要な特性を同時に提供します。
高い電気抵抗率
そして
高い熱伝導率
この組み合わせは、高出力 RF アプリケーションにとって特に魅力的です。
半絶縁 SiC の研究では、この材料が低損失動作に必要な抵抗と、デバイスの熱を放散するのに十分な熱伝導率の両方を提供できるため、マイクロ波および高周波エレクトロニクスが主要な用途であると長年特定されてきました。
典型的なアプリケーションには次のものがあります。
これらのアプリケーションでは、基板の品質はウェーハ処理だけでなく、アクティブデバイスの下の電気環境にも影響します。
HPSI とは次のことを意味します。
高純度半絶縁性炭化ケイ素
意図的にバナジウムをドープした SiC とは異なり、HPSI 材料は一般に、高い材料純度と、残留浅い不純物を補償するための固有の深いレベルの欠陥を使用して製造されます。
現在のコマーシャル4H-SiCHPSI 製品は、材料を具体的に次のように識別します。バナジウムドープではない。
基本的な目的は、フリーキャリア濃度を極めて低く保ち、バルク基板の抵抗率を高く保つことです。
一般的に関与する残留不純物には次のものがあります。
固有の欠陥により、これらの残留浅いドーパントを補償する深い電子準位が導入される可能性があります。
HPSI 4H-SiC の研究では、半絶縁挙動に寄与する可能性のある欠陥の中で、空孔関連欠陥、ダイ空孔、および炭素空孔と炭素のアンチサイト複合体が特定されています。
この補償メカニズムにより、意図的な重金属ドーピングに依存せずに高い抵抗率が可能になります。
2 つ目のアプローチは、SiC にバナジウムを意図的に導入することです。
バナジウムは、SiC バンドギャップ内に深いエネルギー準位を生成します。
これらの深い準位は、電気的に活性な浅いドナーとアクセプターを補償し、自由な電荷キャリアの数を減らすことができます。
簡略化した概念は次のとおりです。
残留ドナー/アクセプター不純物 → 深いバナジウム準位によって補償される → 低いキャリア濃度 → 高い抵抗率
バナジウム補償は、半絶縁性 SiC の製造に長年使用されてきました。
研究により、バナジウムに関連した深いアクセプタ準位が伝導帯領域より約 1 eV 低いことが特定されていますが、正確な電気的挙動はバナジウム濃度やその他の固有の欠陥によって異なります。
以下を区別することが重要です。
バナジウムドープ
から
4H-SiC
これらは 2 つの異なる特性を説明しているためです。
バナジウムは補償/ドーピング方法について説明します。
４Ｈは、ＳｉＣ結晶ポリタイプを説明する。
バナジウムをドープした半絶縁材料は、歴史的にいくつかの SiC ポリタイプに存在していました。現在市販されている半絶縁性のバナジウムドープ基板の中には、たとえば、4H-SiC ではなく 6H-SiC として提供されているものもあります。
したがって、RFQ では常に次の両方を指定する必要があります。
ポリタイプ: 4H-SiC
そして
半絶縁方式・抵抗率要件
単純に「半絶縁SiC」を求めるのではなく、
根本的な違いは、半絶縁性の電気的動作がどのように生成されるかです。
| パラメータ | HPSI 4H-SiC | バナジウムドープSiC |
|---|---|---|
| 補償の仕組み | 固有の深準位/欠陥エンジニアリング | 意図的なVディープレベル補正 |
| バナジウム | 通常は不在 | 意図的に導入された |
| 純度戦略 | 非常に高い純度 | ドーパント補償の制御 |
| 抵抗率 | 非常に高い | 非常に高い |
| 深層センター | 主に固有欠陥関連 | V 関連 + 固有欠陥 |
| RF適合性 | 素晴らしい | アプリケーションに依存する |
| トラップの安定性 | 資格が必要です | 資格が必要です |
| バックゲートの懸念 | 一般的に HPSI 開発に対するモチベーションが低い | 一部のデバイス構造では重要になる可能性があります |
| 商用ポリタイプ | 通常4H | サプライヤー/プロセスに応じて 4H または 6H が含まれる場合があります |
HPSI技術は、バナジウムが追加の深準位センターを導入することもあり、ますます重要になっています。
これらのトラップ状態は、特に高電界または高温条件下でデバイスの動作と相互作用する可能性があります。
バナジウムに捕獲された電子は熱によって放出され、電界効果デバイス構造におけるしきい値電圧シフトやバックゲートなどの影響に寄与する可能性があることが研究で報告されています。これが、固有欠陥ベースの HPSI 材料がますます魅力的になった理由の 1 つです。
ただし、これは、バナジウムをドープしたすべての基板が RF 用途に適さないことを意味するわけではありません。
正しく比較するには、次の点を考慮する必要があります。
半絶縁性 SiC の場合、抵抗率は主要な購入パラメータです。
その目的は、基板を流れる不要な電流を制限することです。
現在の商用 HPSI 4H-SiC 仕様は、サプライヤー、グレード、測定条件に応じて、少なくとも 10⁶ ～ 10⁸ Ω・cm の範囲以上の値に達する可能性があります。現在の商用 HPSI 製品ファミリーの 1 つは、選択された製造材料に対して ≥10⁸ Ω・cm を指定しています。
バナジウムがドープされた半絶縁製品は、非常に高い抵抗率を示すこともあります。
例えば、市販のバナジウムドープ半絶縁性 SiC 材料は、ポリタイプや製品仕様にもよりますが、抵抗率が 109 Ω・cm を超えることが報告されています。
ただし、2 つのウェーハを次のステートメントによってのみ比較します。
抵抗率 >10⁸ Ω・cm
では不十分です。
購入者は次のことも尋ねる必要があります。
RF デバイスの場合、抵抗率の安定性室温の絶対値と同じくらい重要な場合があります。
半導体ウェーハは、測定された抵抗率が高くても、依然として電気的に活性な欠陥を含んでいる可能性があります。
半絶縁性 SiC は、深い電子レベルに依存してフリーキャリアを抑制します。
ただし、深いレベルもトラップとして機能する可能性があります。
デバイスのアーキテクチャに応じて、トラップは次のときにキャリアを捕捉または解放することがあります。
潜在的な影響には次のようなものがあります。
これが、HPSI とバナジウムドープの選択を、どちらのウェハがより高い抵抗を持つかという単純な問題に還元できない理由です。
高品質の RF 基板は以下を兼ね備えている必要があります。
高い抵抗率 + 電気的安定性 + 制御された欠陥 + 優れた熱特性
RF 基板の品質は結晶欠陥によっても影響されます。
重要な欠陥カテゴリには次のものがあります。
マイクロパイプは、大きなバーガーズベクトルらせん転位に関連する中空コア欠陥です。
最新の SiC 結晶成長によりマイクロパイプ密度は劇的に減少しましたが、マイクロパイプ密度は依然として重要な歴史的および購入パラメータです。
RF グレードの基板の場合、購入者は以下を決定する必要があります。
貫通螺旋転位および貫通刃状転位は、後続のエピタキシャル層に伝播する可能性があります。
それらの効果は最終的なデバイス設計によって異なります。
のみを指定する代わりに、次のようにします。
低い転位密度
RFQ では、必要な欠陥カテゴリと許容レベルを特定する必要があります。
半絶縁性 SiC では電気的特性が最も注目されることがよくありますが、デバイス製造時にはウェーハの形状も同様に重要です。
TTV とは次のことを意味します。
総厚さの変化
これは、指定された測定領域内の最大ウェハ厚と最小ウェハ厚の差を表します。
TTV が高いと、次のような場合に問題が発生する可能性があります。
市販の HPSI 基板仕様では、次のような値が実証されています。TTV≤10μm必要な値はバイヤーとサプライヤーの間で常に合意される必要がありますが、選択したグレードとウェーハサイズでは技術的に達成可能です。
SEMI の SiC ウェハ標準化作業では、基板の基本的な物理的特性として、厚さ、公差、平坦度、配向、欠陥も特定されています。
TTV は厚さの変化を説明しますが、完全なウェーハ形状を説明するものではありません。
次の 2 つの追加パラメータが重要です。
弓
そして
ワープ
ウェーハは、過度の全体的な変形を示しながらも、許容可能な TTV を有する可能性があります。
これは、ウェーハ直径が大きくなるにつれてますます重要になります。
過度の反りは次の原因となる可能性があります。
したがって、本格的な RF ウェーハ仕様には通常、次の内容が含まれている必要があります。
TTV + 弓 + ワープ
TTVだけではなく。
半絶縁性 SiC 基板の Si 面は通常、その後のエピタキシャル成長のために準備されます。
したがって、表面の粗さは非常に低く、研磨による損傷は最小限でなければなりません。
市販の RF 指向の半絶縁性 SiC 基板は、サブナノメートルの表面粗さを実現できます。現在の例では、選択された製品について約 5 Å 未満の粗さを指定しています。
ただし、Ra だけではエピレディ表面を完全には説明できません。
購入者は以下も検査する必要があります。
ウェーハは、エピタキシャル成長に影響を与える孤立した欠陥を依然として含んでいるにもかかわらず、測定された Ra が非常に低い場合があります。
RF エピタキシー用途では、通常、前面はシリコン面になります。
典型的な基板構成は次のとおりです。
Si-face: CMP、エピ対応
C面：光学研磨または指定の裏面仕上げ
正確な表面処理は常に RFQ に含める必要があります。
例えば：
前面: Si-face CMP、エピ対応
裏面：光学研磨仕上げ
単純にリクエストする場合:
両面研磨済み
エピタキシーに必要な実際の CMP 品質に関する十分な情報が提供されない可能性があります。
RF 半絶縁基板とパワーデバイス基板のもう 1 つの重要な違いは、配向です。
導電性 4H-SiC パワー基板は通常、ホモエピタキシャル成長のために意図的にオフアクシス配向で供給されます。
RF 半絶縁基板、特に窒化物エピタキシー用の異種基板として意図された基板は、オンアクシスで供給されることがよくあります。
現在市販されている HPSI 4H-SiC RF 製品は、特定の基板グレードに対して軸上配向を使用しています。
したがって、RFQ では次のことを明確に指定する必要があります。
半絶縁性 SiC は、これまで主流の導電性 SiC パワー基板よりも小さな直径で入手可能でした。
一般的な RF 基板の直径には次のものがあります。
大口径の開発は継続していますが、可用性は以下に大きく依存します。
購入者は、すべての n タイプ 200 mm SiC 仕様が自動的に 200 mm HPSI ウェーハとして利用可能であると想定すべきではありません。
たとえば、現在の市販製品情報では、4H HPSI は 100 mm と 150 mm で提供されていますが、200 mm の入手可能性は他の SiC 製品ファミリーに関連付けられている可能性があります。
このため、デバイスのプロセスを完了する前に、直径の利用可能性を確認する必要があります。
専門的な RFQ には、直径と抵抗率以上のものを含める必要があります。
| パラメータ | 推奨される見積依頼情報 |
|---|---|
| 材料 | 単結晶SiC |
| ポリタイプ | 4H-SiC |
| 電気式 | 半絶縁性 |
| 補償 | HPSI / 必要に応じて指定します |
| 直径 | 100mm / 150mm / カスタム |
| 向き | 軸上または指定された |
| 表面極性 | Si面 |
| 厚さ | 公称+公差 |
| 抵抗率 | 最小要件 |
| TTV | 最大 |
| 弓 | 最大 |
| ワープ | 最大 |
| 表面 | Si-face CMP、エピ対応 |
| 粗さ | 最大Ra |
| マイクロパイプ密度 | 最大 |
| 転位密度 | 必要レベル |
| ひび割れ | 何も許可されません |
| エッジチップ | 受け入れを定義する |
| 表面の傷 | 受け入れを定義する |
| 粒子 | 検査閾値の指定 |
| 裏面 | 光学研磨/指定 |
| 検査報告書 | 必要に応じて必須 |
| ウェーハID | 必須 |
| 包装 | クリーンルーム対応 |
RF アプリケーション用の半絶縁 SiC を注文する前に、購入者は次のことを尋ねる必要があります。
これらの質問により、さまざまな基板サプライヤーからの見積もりを比較しやすくなります。
すべての RF デバイスに適した単一の仕様はありません。
ただし、最新の 4H-SiC RF 基板アプリケーションにとって、意図的なバナジウムドーピングを行わずに非常に高い抵抗率を実現できる HPSI は特に魅力的です。
これにより、意図的に導入された深層不純物の原因の 1 つが除去され、HPSI が高度な RF 構造用の重要な材料プラットフォームになるのに役立ちました。
バナジウムをドープした SiC は依然として優れた抵抗率を提供することができ、特に確立されたデバイス プラットフォームや特定の基板とポリタイプの組み合わせにとって、技術的に関連性があり続けます。
したがって、正しい評価には次のものが含まれる必要があります。
抵抗率
プラス
深いレベルの安定性
プラス
結晶の品質
プラス
幾何学
プラス
表面処理
単一の数値に基づいてウェーハを選択するのではなく、
半絶縁性SiCは単なる「高抵抗SiC」ではありません。
RF およびマイクロ波デバイスの場合、基板は次の組み合わせを提供する必要があります。
HPSI 4H-SiC は、意図的なバナジウムドーピングではなく、主に高い材料純度と固有の深いレベルの補償によって半絶縁動作を実現します。
バナジウムをドープした SiC は、意図的に導入された深い準位を使用して残留キャリアを補償します。
どちらのアプローチでも高抵抗基板を作成できますが、欠陥の物理的性質と電気的挙動は異なります。
したがって、RF 基板の調達の場合、最も有用な仕様は次のような単純なものではありません。
半絶縁性 4H-SiC、高抵抗率
ただし、以下の完全な組み合わせ:
ポリタイプ + 補正方法 + 抵抗率 + 欠陥密度 + TTV + 反り/反り + 表面粗さ + CMP 品質 + 検査基準。
これにより、サプライヤーと RF デバイス メーカーの両方にウェーハ認定のための明確な技術的基盤が提供されます。
HPSIは高純度半絶縁性を意味します。最新の 4H-SiC 基板では、結晶に意図的にバナジウムをドープすることなく、材料純度の制御と固有の深いレベルの補償によって高い抵抗率を実現できます。
いいえ。どちらの材料も半絶縁性ですが、補償メカニズムが異なります。 HPSI は一般に固有の深い準位の欠陥と高純度に依存しますが、バナジウムをドープした材料は意図的にバナジウム関連の深い準位を導入します。
必要な値はRFデバイスや測定条件によって異なります。市販の半絶縁 SiC 製品では、材料の種類、グレード、サプライヤーに応じて、抵抗率を約 10⁶ ～ 10⁸ Ω・cm、またはそれより大幅に高く指定できます。購入者は、最小抵抗率と測定条件の両方を指定する必要があります。
自動的ではありません。ポリタイプの選択は、デバイスのアーキテクチャ、エピタキシャル プロセス、確立された製造プラットフォームによって異なります。しかし、4H-SiC は高純度の半絶縁性 RF 基板の重要な商用プラットフォームとなっています。
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