Obleas de carburo de silicio de alta pureza (sin dopar) de 3 pulgadas, sustratos Sic semiaislantes (HPSl)

Breve descripción:

La oblea de carburo de silicio (SiC) semiaislante de alta pureza (HPSI) de 3 pulgadas es un sustrato de primera calidad optimizado para aplicaciones optoelectrónicas y de alta potencia. Fabricadas con material 4H-SiC de alta pureza y sin dopar, estas obleas exhiben una excelente conductividad térmica, una amplia banda prohibida y propiedades semiaislantes excepcionales, lo que las hace indispensables para el desarrollo de dispositivos avanzados. Con una integridad estructural y una calidad superficial superiores, los sustratos HPSI SiC sirven como base para tecnologías de próxima generación en las industrias de electrónica de potencia, telecomunicaciones y aeroespacial, apoyando 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 una red hexagonal, conocida 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 mejorar el crecimiento epitaxial de las capas del dispositivo.
●Planitud: Variación de espesor total (TTV) ●Calidad de la superficie:
oPulido a oBaja densidad de defectos (densidad de microtubo <10/cm²). 2. Propiedades Eléctricas ●Resistividad: >109^99 Ω·cm, mantenida mediante la eliminación de dopantes intencionales.
●Rigidez dieléctrica: Resistencia de 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 eficaz del calor 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 ante 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	µm
Orientación de la oblea	En el eje: <0001> ± 0,5°	En el eje: <0001> ± 2,0°	En el eje: <0001> ± 2,0°	grado
Densidad de microtubos (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 plano primario ± 5,0°	90° CW desde plano primario ± 5,0°	90° CW desde plano primario ± 5,0°	grado
Exclusión de borde	3	3	3	mm
LTV/TTV/arco/deformación	3/10/±30/40	3/10/±30/40	5/15/±40/45	µm
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 politipo (luz de alta intensidad)	Área acumulada 5%	Área acumulada 20%	Área acumulada 30%	%
Arañazos (luz de alta intensidad)	≤ 5 rayones, longitud acumulada ≤ 150	≤ 10 rayones, longitud acumulada ≤ 200	≤ 10 rayones, longitud acumulada ≤ 200	mm
Descantillado 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 superficies	Ninguno	Ninguno	Ninguno

Aplicaciones

1. Electrónica de potencia
La amplia banda prohibida y la alta conductividad térmica de los sustratos HPSI SiC los hacen ideales para dispositivos de potencia que funcionan 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 (EV): Se utilizan en inversores, cargadores y sistemas de tren motriz 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, que incluyen:
●Infraestructura de Telecomunicaciones: Estaciones base para redes 5G y comunicaciones satelitales.
●Aeroespacial y Defensa: Sistemas de radar, antenas en fase y componentes de aviónica.

3. Optoelectrónica
La transparencia y la amplia banda prohibida 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 HPSI SiC se utilizan ampliamente en laboratorios de investigación y desarrollo académicos e industriales para explorar propiedades avanzadas de materiales y fabricación de dispositivos, que incluyen:
●Crecimiento de capas epitaxiales: Estudios de 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 novedosos dispositivos y circuitos.

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 de manera eficiente en condiciones de alta potencia y temperatura.

Amplia compatibilidad:
Las orientaciones disponibles y las opciones de espesor personalizadas 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 aeroespacial y telecomunicaciones.

Conclusión

La oblea de carburo de silicio semiaislante de alta pureza de 3 pulgadas representa la cúspide de la tecnología de sustratos para dispositivos optoelectrónicos y de alta potencia. Su combinación de excelentes propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas garantiza un rendimiento confiable en entornos desafiantes. Desde electrónica de potencia y sistemas de RF hasta optoelectrónica e investigación y desarrollo avanzados, estos sustratos HPSI proporcionan la base para las innovaciones del mañana.
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