Avec les progrès rapides des technologies de semi-conducteurs de troisième génération, le carbure de silicium (SiC) est devenu un matériau clé en raison de son large bande passante, sa conductivité thermique élevée, son champ électrique de rupture élevé et son excellente stabilité chimique. Ces propriétés font de SiC un choix idéal pour les environnements extrêmes impliquant haute tension, haute fréquence et haute température. Un des paramètres les plus importants qui déterminent la performance du substrat SiC est le type de dopage. Cet article donne un aperçu détaillé des méthodes de dopage courantes et de leurs scénarios d’application, servant de guide pour la conception des dispositifs et la sélection des matériaux.

Qu’est-ce que le dopage?

Le dopage désigne l’introduction intentionnelle d’impuretés traces dans le cristal semi-conducteur au cours de la croissance pour réguler sa conductivité et sa résistivité. Par dopage, les matériaux SiC peuvent être adaptés pour présenter une conductivité de type n ou de type p, ou pour devenir semi-isolants, selon les exigences électriques du dispositif.

Types et caractéristiques de dopage courants

1. Type n SiC

Éléments dopants: azote (N) ou phosphore (P)

Conductivité: les électrons comme porteurs majoritaires

Résistivité: typiquement 0,015-0,03 ω ·cm (pour 4H-SiC)

Caractéristiques: conductivité élevée et mobilité d’électron; Idéal pour les appareils d’alimentation haute fréquence et haute tension

Applications: SiC MOSFETs, Diodes barrière Schottky (SBD), IGBT (anglais)s, JFETs

Le SiC de type n est créé par dopage avec de l’azote ou du phosphore pour générer des électrons libres. Sa haute conductivité et sa faible résistivité le rendent idéal pour les composants électroniques de puissance nécessitant une commutation rapide et un rendement élevé.

2. Type p SiC

Éléments dopage: aluminium (Al) ou bore (B)

Conductivité: trous comme porteurs majoritaires

Résistivité: varie avec la concentration de dopage

Caractéristiques: mobilité inférieure de trou que les électrons; Typiquement utilisé dans les couches épitaxiales

Applications: jonctions P-N, structures épitaxiales de type p, électronique à haute température

Le SiC de type p est doppé avec de l’aluminium ou du bore pour créer des porte-trous. Il est crucial pour former des jonctions P-N et est couramment utilisé dans les structures de dispositifs à haute température et complémentaires.

3. Semi-isolant SiC

Éléments de dopage: Vanadium (V) ou ingénierie des défauts

Conductivité: résistivité très élevée (>10⁶ ω ·cm)

Caractéristiques: supprime la concentration libre de transporteur; Offre une excellente isolation électrique

Applications: dispositifs RF, amplificateurs de puissance à micro-ondes, couches d’isolement

Le SiC semi-isolant est obtenu par dopage au vanadium ou par contrôle des défauts intrinsèques pour réduire la conductivité. Ces substrats fournissent l’isolation électrique nécessaire dans les applications à haute fréquence et RF.

4. SiC non dopé

Éléments de dopage: aucun (croissance de cristal pur)

Conductivité: peut présenter une faible conductivité en fonction des impuretés

Caractéristiques: approprié à la recherche et à la détection à haute température

Applications: R&D, capteurs à haute température, développement de structure épitaxiale personnalisée

Le SiC non dopé est cultivé sans dopage intentionnel, offrant une base électrique neutre. Il et#39; S utile dans des applications spécialisées telles que la détection à haute température et les études de matériaux.

Tableau de référence de l’application

Guide de sélection & Support technique JXT

Lors du choix d’un substrat SiC, il est essentiel d’évaluer les exigences électriques du dispositif final, y compris les niveaux de tension, la réponse en fréquence et la gestion thermique. Les applications à haute puissance favorisent souvent les substrats conducteurs de type n, tandis que les champs RF et de communication nécessitent généralement des matériaux semi-isolants.

La technologie JXT offre des substrats SiC de haute qualité allant de 2 à 8 pouces, avec des types de dopage personnalisables, des niveaux de résistivité, des orientations de cristaux (4H/6H) et des épaisseurs. Notre équipe technique expérimentée prend en charge la sélection des matériaux, la consultation technique et les tests d’échantillons pour vous aider à développer des dispositifs haute performance de nouvelle génération.