고전압 전력 장치용 CZ형 실리콘 잉곳과 FZ형 실리콘 잉곳 비교

이 장치는 결정 디스크 형태로 시작됩니다. 이 디스크가 650V를 차단할지, 아니면 1,700V를 차단할지는 무엇에 의해 결정될까요? 주로 성장 방식에 따라 결정됩니다.

초크랄스키(CZ)? 석영 도가니 용융액에서 추출한 씨앗.

플로트 존(FZ)이란 무엇일까요? 도가니 없이 고주파 에너지로 녹인 실리콘 띠입니다.

그렇다면 CZ 실리콘 잉곳과 FZ 실리콘 잉곳 중 어느 것이 더 적합한지는 무엇에 달려 있을까요? 네 가지 변수가 있습니다. 산소 함량, 저항률, 결정 품질, 그리고 비용입니다. 어떤 잉곳이 고전압 전력 장치에 가장 적합할까요? 이는 장치가 차단해야 하는 대상과 예산에 따라 달라집니다.

고전압 전력 장치에 있어 실리콘 잉곳 성장 방식이 중요한 이유

잉곳은 실리콘 기판으로 절단된 후에야 비로소 제값을 합니다. 실리콘 웨이퍼 전력선은 다양한 장치로 변환됩니다. 저항률은 드리프트 영역이 견딜 수 있는 전압을 결정합니다. 결정 품질은 누설 전류와 스위칭 특성을 좌우합니다. 그렇다면 왜 신중하게 성장시켜야 할까요? 벌크에 남은 결함은 핫스팟, 조기 고장, 불량품 발생으로 이어집니다. 전력 반도체 제조에서 성장 방법은 가장 먼저, 그리고 가장 되돌리기 어려운 선택입니다. 이는 항복 전압, 스위칭 동작, 수율을 결정짓기 때문입니다.

CZ 및 FZ 실리콘 잉곳은 어떻게 생산되나요?

Czochralski(CZ) 실리콘 성장 공정

폴리실리콘은 1,420°C 이상의 온도에서 석영 도가니 안에서 녹습니다. 씨앗을 넣으면 인력이 작용하기 시작합니다. 산소는 어디에서 스며드는 걸까요? 바로 도가니 안에서입니다. 석영이 녹으면서 산소가 용융액 속으로 들어가 잔류하게 됩니다. MCZ 성장 방식은 자기장을 추가하여 대류를 억제하고 저항률 균일성을 높이지만, 산소는 그대로 남아 있습니다. CZ 방식은 크기를 키우는 대신 전체적인 순도를 약간 희생합니다.

플로트 존(FZ) 실리콘 성장 공정

FZ 공법은 도가니 공정을 생략합니다. RF 코일이 폴리실리콘 막대를 따라 띠 모양으로 녹인 다음, 막대를 따라 올라가면서 녹인 부분을 다시 응고시킵니다. 녹은 부분에 닿는 것은 시드와 막대뿐이며, 산소 함량은 극히 낮고 불순물은 남습니다. 결과적으로 고순도, 고저항률을 얻을 수 있지만, 크기는 다소 작아집니다. FZ 잉곳은 단순히 폭이 더 좁아지는 것입니다.

CZ형 실리콘 잉곳과 FZ형 실리콘 잉곳의 주요 차이점

구매자들은 보통 어디서부터 시작할까요? 아래 표를 참고하세요.

실리콘 잉곳의 특성을 결정짓는 것은 무엇일까요? 바로 산소입니다. CZ 실리콘 잉곳은 산소 함량이 높아 열 전달 물질이 많아지고 고온에서 석출 위험이 커지기 때문에 저항률과 수명을 엄격하게 관리해야 합니다. FZ 실리콘 잉곳은 산소 함량이 낮아 높은 저항률을 안정적으로 유지합니다. 이러한 장점을 모두 누릴 수 있을까요? 아닙니다. FZ 방식은 생산 비용이 더 높고 대구경 제품의 선택 폭이 좁습니다.

고전압 전력 장치에 FZ 실리콘이 자주 선호되는 이유는 무엇일까요?

더 높은 전기 저항

고저항 실리콘의 장점은 무엇일까요? 차단층을 더 얇게 만들 수 있다는 것입니다. 공핍 영역이 항복 전에 최대 전계에 도달하므로, 비현실적으로 두꺼운 웨이퍼 없이도 필요한 전압을 구현할 수 있습니다. 더 높은 목표 전압을 달성할 수 있다는 것은 설계에 더 많은 여유 공간을 제공한다는 의미입니다.

극도로 낮은 산소 농도

산소가 문제를 일으키는 시점은 언제일까요? 납품 시점이 아니라 제조 공정 중간입니다. 산소가 풍부한 물질은 열적 산소 공급원을 형성하고 침전물을 생성합니다. 이로 인해 저항이 변하고, 전하 운반체 수명도 변합니다. 고전압 실리콘 웨이퍼는 안정적인 벌크 상태를 필요로 하는데, 저산소 FZ 실리콘은 제조 공정 전반에 걸쳐 예측 가능한 특성을 유지시켜 줍니다.

고출력 애플리케이션에 적합합니다.

FZ 실리콘은 IGBT, 파워 MOSFET, 고출력 사이리스터 등 대량 생산에 있어 엄격한 사양을 요구하는 경우에 자주 사용됩니다. 낮고 안정적인 산소 함량 덕분에 드리프트 영역이 사이클이 반복되는 동안에도 제 기능을 다합니다. 산소 드리프트를 흡수할 수 없는 공정에서도 FZ는 탁월한 성능을 발휘합니다.

CZ 또는 MCZ 실리콘 중 어떤 것이 더 나은 선택일까요?

타협일까요? 많은 설계에서 CZ 또는 MCZ 방식이 합리적인 선택입니다. 전력 소자용 CZ 실리콘의 장점은 무엇일까요? 킬로그램당 가격이 훨씬 저렴하고 직경이 더 크다는 점입니다. MCZ 성장 방식은 자기장을 이용하여 용융물을 안정화하고 저항 균일성을 높이기 때문에, 잘 설계된 MCZ 실리콘 잉곳은 고전압 IGBT 제조에 사용할 수 있습니다. IET Power Electronics(2019): 적절한 공정 조정을 통해 300mm MCZ 기판으로 1,200V IGBT를 제작했습니다. 따라서 실리콘 잉곳 선택은 무조건적인 선호가 아니라 소자 아키텍처, 공정 조건 및 목표에 따라 결정됩니다.

적합한 실리콘 잉곳 고르는 방법: 구매자 체크리스트

공급업체를 비교하거나 구매 사양서를 작성하시나요? 성장 방식은 실리콘 잉곳 사양서의 첫 번째 항목일 뿐이며, 실제 수치가 해당 배치(batch)의 적합 여부를 결정합니다.

평가해야 할 주요 매개변수

전압 정격. 여기서부터 시작하세요. 목표 전압 등급과 아키텍처가 나머지를 결정합니다.

전기 저항률. 웨이퍼 중심부 수치뿐만 아니라 반경 방향 및 축 방향 변화에 대한 목표값과 허용 오차를 확인하십시오.

산소 및 탄소 함량. 두 가지 모두 공정과 비교하여 확인하십시오. 깨끗한 저항 측정값은 고온에서의 거동에 대해 많은 정보를 제공하지 않습니다.

캐리어 수명. 해당 소재가 귀사의 성능 및 수명 관리 계획을 지원합니까?

전도도 유형. N형 또는 P형 - 청구서 발행 전에 확인하십시오.

결정 방향 및 직경. 후속 슬라이싱 및 웨이퍼 가공에 맞춰야 합니다.

결함 밀도 및 품질 문서. 전위 밀도, 결함 이력, 배치 추적성, 재료 시험 보고서 — 어디에 품질 테스트 서비스 제자리에 있다.

구매한 제품의 로트에 대한 7가지 모든 사항을 기록하는 고순도 실리콘 공급업체라면 시도해 볼 만합니다. 추적 가능한 반도체 재료 품질이 핵심입니다.

적도 지역에서 CZ 및 FZ 실리콘 잉곳을 공급받습니다.

전력 소자 생산 라인에 CZ, MCZ 또는 FZ 소재가 필요하신가요? 이 세 가지 모두를 공급하는 곳은 어디일까요? 바로 실리콘 잉곳 및 반도체 소재 공급업체인 THE EQUATOR입니다. 특정 직경이나 등급이 필요하신가요? 맞춤형 실리콘 막대 포트폴리오에는 N형 또는 P형 전도도, 저항률, 배향 및 치수가 사양에 맞춰 설정된 제품들이 포함되어 있습니다. 각 배치에는 무엇이 포함될까요? 품질 검사, 재료 시험 보고서, 추적성, 그리고 설계상 필요한 경우 제3자 검사까지 포함됩니다. 이것이 바로 저희의 서비스입니다. 공급망 관리 전력선은 예상합니다.

FZ는 고전압 및 저산소 환경에 적합하고, CZ는 비용 및 크기에 중점을 둡니다. 전기적 성능, 공정 호환성, 조달 요구 사항을 고려하여 선택한 다음 사양서를 THE EQUATOR로 가져오십시오.

고전압 전력 소자 생산에 필요한 신뢰할 수 있는 CZ 또는 FZ 실리콘 잉곳을 찾고 계십니까? THE EQUATOR에 문의하세요 귀사의 자재 사양 및 조달 요구 사항에 대해 논의하기 위함입니다.

자주 묻는 질문

고전압 전력 소자에 FZ 실리콘이 CZ 실리콘보다 더 나은가요?

일반적으로는 그렇습니다. 산소 함량이 낮고 저항이 높아 드리프트 영역에 적합합니다. 하지만 잘 만들어진 MCZ 소재는 특정 장치 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

CZ형 실리콘 잉곳과 FZ형 실리콘 잉곳의 주요 차이점은 무엇입니까?

성장 방식. CZ: 도가니 용융액에서 뽑아낸 씨앗 모양 결정. FZ: 도가니 없이 용융된 영역. FZ 영역 — 산소 함량이 낮아 저항률이 높음. CZ 영역 — 비용이 저렴하고 직경이 더 큼.

FZ 실리콘 잉곳을 구매할 때 구매자는 어떤 사양을 확인해야 할까요?

저항률 및 균일성, 산소 함량, 전하 운반체 수명, 전도 유형, 배향, 그리고 배치 품질 보고서까지 모두 고려해야 합니다. 등급명만 보지 말고 로트 전체를 평가하십시오.