Obleas de carburo de silicio de alta pureza (sin dopar) de 3 pulgadas con sustratos de SiC semiaislantes (HPSl)

Descripción breve:

La oblea de carburo de silicio (SiC) semiaislante de alta pureza (HPSI) de 3 pulgadas es un sustrato de primera calidad optimizado para aplicaciones de alta potencia, alta frecuencia y optoelectrónicas. Fabricadas con 4H-SiC de alta pureza y sin dopar, estas obleas presentan una excelente conductividad térmica, un amplio ancho de banda y excepcionales propiedades semiaislantes, lo que las hace indispensables para el desarrollo de dispositivos avanzados. Con una integridad estructural y una calidad superficial superiores, los sustratos de SiC HPSI sientan las bases para las tecnologías de última generación en las industrias de electrónica de potencia, telecomunicaciones y aeroespacial, impulsando la innovación en diversos campos.

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Propiedades

1. Propiedades físicas y estructurales
●Tipo de material: Carburo de silicio (SiC) de alta pureza (sin dopar)
●Diámetro: 3 pulgadas (76,2 mm)
●Espesor: 0,33-0,5 mm, personalizable según los requisitos de la aplicación.
●Estructura cristalina: Politipo 4H-SiC con red hexagonal, conocido por su alta movilidad electrónica y estabilidad térmica.
●Orientación:
oEstándar: [0001] (plano C), adecuado para una amplia gama de aplicaciones.
oOpcional: Fuera del eje (inclinación de 4° u 8°) para un mejor crecimiento epitaxial de las capas del dispositivo.
●Planitud: Variación del espesor total (TTV) ●Calidad de la superficie:
oPulido a baja densidad de defectos (<10/cm² de densidad de microtubos). 2. Propiedades eléctricas ●Resistividad: >109^99 Ω·cm, mantenida mediante la eliminación de dopantes intencionales.
●Rigidez dieléctrica: Resistencia a alto voltaje con pérdidas dieléctricas mínimas, ideal para aplicaciones de alta potencia.
●Conductividad térmica: 3,5-4,9 W/cm·K, lo que permite una disipación de calor eficaz en dispositivos de alto rendimiento.

3. Propiedades térmicas y mecánicas
●Banda prohibida amplia: 3,26 eV, que admite el funcionamiento en condiciones de alto voltaje, alta temperatura y alta radiación.
●Dureza: Escala de Mohs 9, lo que garantiza robustez frente al desgaste mecánico durante el procesamiento.
●Coeficiente de expansión térmica: 4,2×10−6/K4,2 \times 10^{-6}/\text{K}4,2×10−6/K, lo que garantiza la estabilidad dimensional bajo variaciones de temperatura.

Parámetro	Grado de producción	Grado de investigación	Grado ficticio	Unidad
Calificación	Grado de producción	Grado de investigación	Grado ficticio
Diámetro	76,2 ± 0,5	76,2 ± 0,5	76,2 ± 0,5	mm
Espesor	500 ± 25	500 ± 25	500 ± 25	micras
Orientación de las obleas	En el eje: <0001> ± 0,5°	En el eje: <0001> ± 2,0°	En el eje: <0001> ± 2,0°	grado
Densidad de microtuberías (MPD)	≤ 1	≤ 5	≤ 10	cm−2^-2−2
Resistividad eléctrica	≥ 1E10	≥ 1E5	≥ 1E5	Ω·cm
Dopante	Sin dopar	Sin dopar	Sin dopar
Orientación plana primaria	{1-100} ± 5,0°	{1-100} ± 5,0°	{1-100} ± 5,0°	grado
Longitud plana primaria	32,5 ± 3,0	32,5 ± 3,0	32,5 ± 3,0	mm
Longitud plana secundaria	18,0 ± 2,0	18,0 ± 2,0	18,0 ± 2,0	mm
Orientación plana secundaria	90° CW desde el plano primario ± 5,0°	90° CW desde el plano primario ± 5,0°	90° CW desde el plano primario ± 5,0°	grado
Exclusión de bordes	3	3	3	mm
LTV/TTV/Arco/Urdimbre	3 / 10 / ±30 / 40	3 / 10 / ±30 / 40	5 / 15 / ±40 / 45	micras
Rugosidad de la superficie	Cara Si: CMP, Cara C: Pulida	Cara Si: CMP, Cara C: Pulida	Cara Si: CMP, Cara C: Pulida
Grietas (Luz de Alta Intensidad)	Ninguno	Ninguno	Ninguno
Placas hexagonales (luz de alta intensidad)	Ninguno	Ninguno	Área acumulada 10%	%
Áreas de politipo (luz de alta intensidad)	Área acumulada 5%	Área acumulada 20%	Área acumulada 30%	%
Arañazos (Luz de Alta Intensidad)	≤ 5 arañazos, longitud acumulada ≤ 150	≤ 10 arañazos, longitud acumulada ≤ 200	≤ 10 arañazos, longitud acumulada ≤ 200	mm
Astillado de bordes	Ninguno ≥ 0,5 mm de ancho/profundidad	2 permitidos ≤ 1 mm de ancho/profundidad	5 permitidos ≤ 5 mm de ancho/profundidad	mm
Contaminación de la superficie	Ninguno	Ninguno	Ninguno

Aplicaciones

1. Electrónica de potencia
La amplia banda prohibida y la alta conductividad térmica de los sustratos de SiC HPSI los hacen ideales para dispositivos de potencia que operan en condiciones extremas, como:
●Dispositivos de alto voltaje: incluidos MOSFET, IGBT y diodos de barrera Schottky (SBD) para una conversión de energía eficiente.
●Sistemas de energía renovable: como inversores solares y controladores de turbinas eólicas.
●Vehículos eléctricos (VE): se utilizan en inversores, cargadores y sistemas de propulsión para mejorar la eficiencia y reducir el tamaño.

2. Aplicaciones de RF y microondas
La alta resistividad y las bajas pérdidas dieléctricas de las obleas HPSI son esenciales para los sistemas de radiofrecuencia (RF) y microondas, incluidos:
●Infraestructura de Telecomunicaciones: Estaciones base para redes 5G y comunicaciones satelitales.
●Aeroespacial y Defensa: Sistemas de radar, antenas de matriz en fase y componentes de aviónica.

3. Optoelectrónica
La transparencia y el amplio ancho de banda del 4H-SiC permiten su uso en dispositivos optoelectrónicos, como:
●Fotodetectores UV: Para monitoreo ambiental y diagnóstico médico.
●LED de alta potencia: compatibles con sistemas de iluminación de estado sólido.
●Diodos láser: para aplicaciones industriales y médicas.

4. Investigación y desarrollo
Los sustratos de SiC HPSI se utilizan ampliamente en laboratorios de investigación y desarrollo académicos e industriales para explorar propiedades de materiales avanzados y fabricación de dispositivos, incluidos:
●Crecimiento de capas epitaxiales: estudios sobre reducción de defectos y optimización de capas.
●Estudios de movilidad de portadores: investigación del transporte de electrones y huecos en materiales de alta pureza.
●Prototipado: Desarrollo inicial de dispositivos y circuitos novedosos.

Ventajas

Calidad superior:
La alta pureza y la baja densidad de defectos proporcionan una plataforma confiable para aplicaciones avanzadas.

Estabilidad térmica:
Las excelentes propiedades de disipación de calor permiten que los dispositivos funcionen eficientemente en condiciones de alta potencia y temperatura.

Amplia compatibilidad:
Las orientaciones disponibles y las opciones de espesor personalizado garantizan la adaptabilidad a diversos requisitos del dispositivo.

Durabilidad:
La dureza excepcional y la estabilidad estructural minimizan el desgaste y la deformación durante el procesamiento y la operación.

Versatilidad:
Adecuado para una amplia gama de industrias, desde energías renovables hasta la industria aeroespacial y las telecomunicaciones.

Conclusión

La oblea de carburo de silicio semiaislante de alta pureza de 3 pulgadas representa la cumbre de la tecnología de sustratos para dispositivos optoelectrónicos de alta potencia y alta frecuencia. Su combinación de excelentes propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas garantiza un rendimiento fiable en entornos exigentes. Desde la electrónica de potencia y los sistemas de radiofrecuencia hasta la optoelectrónica y la I+D avanzada, estos sustratos HPSI sientan las bases para las innovaciones del futuro.
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