Wafers de carboneto de silício de alta pureza (não dopados) de 3 polegadas, substratos de silício semi-isolantes (HPSl)

Descrição curta:

O wafer de Carboneto de Silício (SiC) Semi-Isolante de Alta Pureza (HPSI) de 3 polegadas é um substrato premium otimizado para aplicações de alta potência, alta frequência e optoeletrônica. Fabricados com material 4H-SiC não dopado e de alta pureza, esses wafers apresentam excelente condutividade térmica, ampla largura de banda e propriedades semi-isolantes excepcionais, tornando-os indispensáveis para o desenvolvimento de dispositivos avançados. Com integridade estrutural e qualidade de superfície superiores, os substratos de SiC HPSI servem como base para tecnologias de última geração nas indústrias de eletrônica de potência, telecomunicações e aeroespacial, apoiando a inovação em diversos campos.

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Propriedades

1. Propriedades físicas e estruturais
●Tipo de material: carboneto de silício (SiC) de alta pureza (não dopado)
●Diâmetro: 3 polegadas (76,2 mm)
●Espessura: 0,33-0,5 mm, personalizável com base nos requisitos da aplicação.
●Estrutura cristalina: politipo 4H-SiC com estrutura hexagonal, conhecida por alta mobilidade eletrônica e estabilidade térmica.
●Orientação:
oPadrão: [0001] (plano C), adequado para uma ampla gama de aplicações.
oOpcional: Fora do eixo (inclinação de 4° ou 8°) para melhor crescimento epitaxial das camadas do dispositivo.
●Planicidade: Variação total da espessura (TTV) ●Qualidade da superfície:
oPolido para oBaixa densidade de defeitos (densidade de microtubos <10/cm²). 2. Propriedades elétricas ●Resistividade: >109^99 Ω·cm, mantida pela eliminação de dopantes intencionais.
●Rigidez dielétrica: alta resistência à tensão com perdas dielétricas mínimas, ideal para aplicações de alta potência.
●Condutividade térmica: 3,5-4,9 W/cm·K, permitindo dissipação de calor eficaz em dispositivos de alto desempenho.

3. Propriedades Térmicas e Mecânicas
● Ampla largura de banda: 3,26 eV, suportando operação em condições de alta tensão, alta temperatura e alta radiação.
●Dureza: Escala de Mohs 9, garantindo robustez contra desgaste mecânico durante o processamento.
●Coeficiente de expansão térmica: 4,2×10−6/K4,2 \vezes 10^{-6}/\text{K}4,2×10−6/K, garantindo estabilidade dimensional sob variações de temperatura.

Parâmetro	Grau de produção	Grau de Pesquisa	Grau fictício	Unidade
Nota	Grau de produção	Grau de Pesquisa	Grau fictício
Diâmetro	76,2 ± 0,5	76,2 ± 0,5	76,2 ± 0,5	mm
Grossura	500 ± 25	500 ± 25	500 ± 25	µm
Orientação de wafer	No eixo: <0001> ± 0,5°	No eixo: <0001> ± 2,0°	No eixo: <0001> ± 2,0°	grau
Densidade de microtubos (MPD)	≤ 1	≤ 5	≤ 10	cm−2^-2−2
Resistividade elétrica	≥ 1E10	≥ 1E5	≥ 1E5	Ω·cm
Dopante	Não dopado	Não dopado	Não dopado
Orientação plana primária	{1-100} ± 5,0°	{1-100} ± 5,0°	{1-100} ± 5,0°	grau
Comprimento plano primário	32,5 ± 3,0	32,5 ± 3,0	32,5 ± 3,0	mm
Comprimento plano secundário	18,0 ± 2,0	18,0 ± 2,0	18,0 ± 2,0	mm
Orientação plana secundária	90° CW do plano primário ± 5,0°	90° CW do plano primário ± 5,0°	90° CW do plano primário ± 5,0°	grau
Exclusão de Borda	3	3	3	mm
LTV/TTV/Arco/Distorção	3 / 10 / ±30 / 40	3 / 10 / ±30 / 40	5 / 15 / ±40 / 45	µm
Rugosidade da superfície	Face Si: CMP, Face C: Polida	Face Si: CMP, Face C: Polida	Face Si: CMP, Face C: Polida
Rachaduras (Luz de Alta Intensidade)	Nenhum	Nenhum	Nenhum
Placas Hexagonais (Luz de Alta Intensidade)	Nenhum	Nenhum	Área acumulada 10%	%
Áreas de Politipo (Luz de Alta Intensidade)	Área acumulada 5%	Área acumulada 20%	Área acumulada 30%	%
Arranhões (luz de alta intensidade)	≤ 5 arranhões, comprimento cumulativo ≤ 150	≤ 10 arranhões, comprimento cumulativo ≤ 200	≤ 10 arranhões, comprimento cumulativo ≤ 200	mm
Lascamento de bordas	Nenhum ≥ 0,5 mm de largura/profundidade	2 permitidos ≤ 1 mm largura/profundidade	5 permitidos ≤ 5 mm largura/profundidade	mm
Contaminação de superfície	Nenhum	Nenhum	Nenhum

Aplicações

1. Eletrônica de Potência
A ampla banda proibida e a alta condutividade térmica dos substratos HPSI SiC os tornam ideais para dispositivos de energia que operam em condições extremas, como:
●Dispositivos de alta tensão: incluindo MOSFETs, IGBTs e diodos de barreira Schottky (SBDs) para conversão de energia eficiente.
●Sistemas de energia renovável: como inversores solares e controladores de turbinas eólicas.
●Veículos elétricos (VEs): usados em inversores, carregadores e sistemas de transmissão de energia para melhorar a eficiência e reduzir o tamanho.

2. Aplicações de RF e Micro-ondas
A alta resistividade e as baixas perdas dielétricas dos wafers HPSI são essenciais para sistemas de radiofrequência (RF) e micro-ondas, incluindo:
●Infraestrutura de telecomunicações: Estações base para redes 5G e comunicações via satélite.
●Aeroespacial e Defesa: Sistemas de radar, antenas phased array e componentes aviônicos.

3. Optoeletrônica
A transparência e a ampla banda proibida do 4H-SiC permitem seu uso em dispositivos optoeletrônicos, como:
●Fotodetectores UV: Para monitoramento ambiental e diagnóstico médico.
●LEDs de alta potência: suporte a sistemas de iluminação de estado sólido.
●Diodos Laser: Para aplicações industriais e médicas.

4. Pesquisa e Desenvolvimento
Os substratos HPSI SiC são amplamente utilizados em laboratórios acadêmicos e industriais de P&D para explorar propriedades avançadas de materiais e fabricação de dispositivos, incluindo:
●Crescimento da camada epitaxial: estudos sobre redução de defeitos e otimização de camadas.
●Estudos de mobilidade de portadores: investigação do transporte de elétrons e lacunas em materiais de alta pureza.
●Prototipagem: Desenvolvimento inicial de novos dispositivos e circuitos.

Vantagens

Qualidade superior:
Alta pureza e baixa densidade de defeitos fornecem uma plataforma confiável para aplicações avançadas.

Estabilidade térmica:
Excelentes propriedades de dissipação de calor permitem que os dispositivos operem eficientemente sob condições de alta potência e temperatura.

Ampla compatibilidade:
Orientações disponíveis e opções de espessura personalizadas garantem adaptabilidade para vários requisitos de dispositivos.

Durabilidade:
Dureza excepcional e estabilidade estrutural minimizam o desgaste e a deformação durante o processamento e a operação.

Versatilidade:
Adequado para uma ampla gama de indústrias, desde energia renovável até aeroespacial e telecomunicações.

Conclusão

O wafer de carboneto de silício semi-isolante de alta pureza de 3 polegadas representa o auge da tecnologia de substratos para dispositivos de alta potência, alta frequência e optoeletrônicos. Sua combinação de excelentes propriedades térmicas, elétricas e mecânicas garante um desempenho confiável em ambientes desafiadores. Da eletrônica de potência e sistemas de RF à optoeletrônica e P&D avançado, esses substratos HPSI fornecem a base para as inovações do futuro.
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