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Guide complet sur les plaquettes de carbure de silicium/SiC

Résumé de la plaquette de SiC

 Plaquettes de carbure de silicium (SiC)Les substrats sont devenus le substrat de choix pour l'électronique haute puissance, haute fréquence et haute température dans les secteurs de l'automobile, des énergies renouvelables et de l'aérospatiale. Notre gamme couvre les principaux polytypes et schémas de dopage : 4H dopé à l'azote (4H-N), semi-isolant haute pureté (HPSI), 3C dopé à l'azote (3C-N) et 4H/6H de type p (4H/6H-P). Ils sont proposés en trois qualités : PRIME (substrats entièrement polis, de qualité pour les composants), DUMMY (rodés ou non polis pour les essais de procédés) et RESEARCH (couches épitaxiales et profils de dopage personnalisés pour la R&D). Les diamètres des plaquettes varient de 2 po, 4 po, 6 po, 8 po et 12 po, adaptés aux outils traditionnels comme aux usines de fabrication avancées. Nous fournissons également des boules monocristallines et des germes cristallins précisément orientés pour soutenir la croissance cristalline en interne.

Nos plaquettes 4H-N présentent des densités de porteurs de charge de 1×10¹⁶ à 1×10¹⁹ cm⁻³ et des résistivités de 0,01 à 10 Ω·cm, offrant une excellente mobilité électronique et des champs de claquage supérieurs à 2 MV/cm, idéaux pour les diodes Schottky, les MOSFET et les JFET. Les substrats HPSI dépassent une résistivité de 1×10¹² Ω·cm avec des densités de microtubes inférieures à 0,1 cm⁻², garantissant ainsi des fuites minimales pour les dispositifs RF et micro-ondes. Le 3C-N cubique, disponible aux formats 2″ et 4″, permet l'hétéroépitaxie sur silicium et prend en charge de nouvelles applications photoniques et MEMS. Les plaquettes 4H/6H-P de type P, dopées à l'aluminium à 1×10¹⁶–5×10¹⁸ cm⁻³, facilitent les architectures de dispositifs complémentaires.

Les plaquettes SiC PRIME subissent un polissage chimico-mécanique pour atteindre une rugosité de surface < 0,2 nm RMS, une variation d'épaisseur totale inférieure à 3 µm et une courbure < 10 µm. Les substrats DUMMY accélèrent les tests d'assemblage et de conditionnement, tandis que les plaquettes RESEARCH présentent des épaisseurs de couche épitaxiale de 2 à 30 µm et un dopage sur mesure. Tous les produits sont certifiés par diffraction des rayons X (courbe de bascule < 30 secondes d'arc) et spectroscopie Raman, avec des tests électriques (mesures de Hall, profilage CV et balayage de microtubes) garantissant la conformité aux normes JEDEC et SEMI.

Des boules jusqu'à 150 mm de diamètre sont cultivées par PVT et CVD avec des densités de dislocations inférieures à 1 × 10³ cm⁻² et un faible nombre de micropipes. Les cristaux germes sont coupés à 0,1° de l'axe c pour garantir une croissance reproductible et des rendements de coupe élevés.

En combinant plusieurs polytypes, variantes de dopage, niveaux de qualité, tailles de plaquettes SiC et production interne de boules et de cristaux de germination, notre plateforme de substrats SiC rationalise les chaînes d'approvisionnement et accélère le développement de dispositifs pour les véhicules électriques, les réseaux intelligents et les applications en environnements difficiles.

Résumé de la plaquette de SiC

 Plaquettes de carbure de silicium (SiC)Les substrats SiC sont devenus le substrat de choix pour l'électronique haute puissance, haute fréquence et haute température dans les secteurs de l'automobile, des énergies renouvelables et de l'aérospatiale. Notre gamme couvre les principaux polytypes et schémas de dopage : 4H dopé à l'azote (4H-N), semi-isolant haute pureté (HPSI), 3C dopé à l'azote (3C-N) et 4H/6H de type p (4H/6H-P), proposés en trois qualités :PRIME (substrats entièrement polis, de qualité industrielle), DUMMY (rodés ou non polis pour essais de procédés) et RESEARCH (couches épitaxiales et profils de dopage personnalisés pour la R&D). Les diamètres des plaquettes SiC varient de 2″, 4″, 6″, 8″ et 12″, adaptés aux outils traditionnels comme aux usines de fabrication avancées. Nous fournissons également des boules monocristallines et des germes cristallins précisément orientés pour soutenir la croissance cristalline en interne.

Nos plaquettes SiC 4H-N présentent des densités de porteurs de charge de 1×10¹⁶ à 1×10¹⁹ cm⁻³ et des résistivités de 0,01 à 10 Ω·cm, offrant une excellente mobilité électronique et des champs de claquage supérieurs à 2 MV/cm, idéaux pour les diodes Schottky, les MOSFET et les JFET. Les substrats HPSI dépassent une résistivité de 1×10¹² Ω·cm avec des densités de microtubes inférieures à 0,1 cm⁻², garantissant ainsi des fuites minimales pour les dispositifs RF et micro-ondes. Le 3C-N cubique, disponible en formats 2″ et 4″, permet l'hétéroépitaxie sur silicium et prend en charge de nouvelles applications photoniques et MEMS. Les plaquettes SiC de type P 4H/6H-P, dopées à l'aluminium à 1×10¹⁶–5×10¹⁸ cm⁻³, facilitent les architectures de dispositifs complémentaires.

Les plaquettes SiC PRIME subissent un polissage chimico-mécanique pour atteindre une rugosité de surface < 0,2 nm RMS, une variation d'épaisseur totale inférieure à 3 µm et une courbure < 10 µm. Les substrats DUMMY accélèrent les tests d'assemblage et de packaging, tandis que les plaquettes RESEARCH présentent des épaisseurs de couche épitaxiale de 2 à 30 µm et un dopage sur mesure. Tous les produits sont certifiés par diffraction des rayons X (courbe de bascule < 30 secondes d'arc) et spectroscopie Raman, avec des tests électriques (mesures de Hall, profilage CV et balayage de microtubes) garantissant la conformité JEDEC et SEMI.

Des boules jusqu'à 150 mm de diamètre sont cultivées par PVT et CVD avec des densités de dislocations inférieures à 1 × 10³ cm⁻² et un faible nombre de micropipes. Les cristaux germes sont coupés à 0,1° de l'axe c pour garantir une croissance reproductible et des rendements de coupe élevés.

En combinant plusieurs polytypes, variantes de dopage, niveaux de qualité, tailles de plaquettes SiC et production interne de boules et de cristaux de germination, notre plateforme de substrats SiC rationalise les chaînes d'approvisionnement et accélère le développement de dispositifs pour les véhicules électriques, les réseaux intelligents et les applications en environnements difficiles.

Image de la plaquette de SiC

Fiche technique de la plaquette SiC de type 4H-N de 6 pouces

 

Fiche technique des plaquettes SiC de 6 pouces
Paramètre Sous-paramètre Grade Z Catégorie P Catégorie D
Diamètre   149,5–150,0 mm 149,5–150,0 mm 149,5–150,0 mm
Épaisseur 4H‑N 350 µm ± 15 µm 350 µm ± 25 µm 350 µm ± 25 µm
Épaisseur 4H-SI 500 µm ± 15 µm 500 µm ± 25 µm 500 µm ± 25 µm
Orientation des plaquettes   Hors axe : 4,0° vers <11-20> ±0,5° (4H-N) ; Sur axe : <0001> ±0,5° (4H-SI) Hors axe : 4,0° vers <11-20> ±0,5° (4H-N) ; Sur axe : <0001> ±0,5° (4H-SI) Hors axe : 4,0° vers <11-20> ±0,5° (4H-N) ; Sur axe : <0001> ±0,5° (4H-SI)
Densité des micropipes 4H‑N ≤ 0,2 cm⁻² ≤ 2 cm⁻² ≤ 15 cm⁻²
Densité des micropipes 4H-SI ≤ 1 cm⁻² ≤ 5 cm⁻² ≤ 15 cm⁻²
Résistivité 4H‑N 0,015–0,024 Ω·cm 0,015–0,028 Ω·cm 0,015–0,028 Ω·cm
Résistivité 4H-SI ≥ 1×10¹⁰ Ω·cm ≥ 1×10⁵ Ω·cm  
Orientation principale à plat   [10-10] ± 5,0° [10-10] ± 5,0° [10-10] ± 5,0°
Longueur plate principale 4H‑N 47,5 mm ± 2,0 mm    
Longueur plate principale 4H-SI Entailler    
Exclusion des bords     3 mm  
Chaîne/LTV/TTV/Arc   ≤2,5 µm / ≤6 µm / ≤25 µm / ≤35 µm ≤5 µm / ≤15 µm / ≤40 µm / ≤60 µm  
Rugosité polonais Ra ≤ 1 nm    
Rugosité CMP Ra ≤ 0,2 nm   Ra ≤ 0,5 nm
Fissures sur les bords   Aucun   Longueur cumulée ≤ 20 mm, simple ≤ 2 mm
Plaques hexagonales   Surface cumulée ≤ 0,05 % Surface cumulée ≤ 0,1 % Surface cumulée ≤ 1%
Zones de polytype   Aucun Surface cumulée ≤ 3% Surface cumulée ≤ 3%
Inclusions de carbone   Surface cumulée ≤ 0,05 %   Surface cumulée ≤ 3%
Rayures superficielles   Aucun   Longueur cumulée ≤ 1 × diamètre de la plaquette
Chips de bord   Aucun autorisé ≥ 0,2 mm de largeur et de profondeur   Jusqu'à 7 puces, ≤ 1 mm chacune
TSD (luxation de la vis de filetage)   ≤ 500 cm⁻²   N / A
BPD (luxation du plan de base)   ≤ 1000 cm⁻²   N / A
Contamination de surface   Aucun    
Conditionnement   Cassette multi-wafers ou conteneur à wafer unique Cassette multi-wafers ou conteneur à wafer unique Cassette multi-wafers ou conteneur à wafer unique

Fiche technique de la plaquette SiC de type 4H-N de 4 pouces

 

Fiche technique de la plaquette SiC de 4 pouces
Paramètre Production MPD nulle Qualité de production standard (qualité P) Note factice (note D)
Diamètre 99,5 mm–100,0 mm
Épaisseur (4H-N) 350 µm±15 µm   350 µm±25 µm
Épaisseur (4H-Si) 500 µm±15 µm   500 µm±25 µm
Orientation des plaquettes Hors axe : 4,0° vers <1120> ±0,5° pour 4H-N ; Sur axe : <0001> ±0,5° pour 4H-Si    
Densité des micropipes (4H-N) ≤0,2 cm⁻² ≤2 cm⁻² ≤15 cm⁻²
Densité des micropipes (4H-Si) ≤1 cm⁻² ≤5 cm⁻² ≤15 cm⁻²
Résistivité (4H-N)   0,015–0,024 Ω·cm 0,015–0,028 Ω·cm
Résistivité (4H-Si) ≥1E10 Ω·cm   ≥1E5 Ω·cm
Orientation principale à plat   [10-10] ±5,0°  
Longueur plate principale   32,5 mm ± 2,0 mm  
Longueur plate secondaire   18,0 mm ± 2,0 mm  
Orientation secondaire à plat   Face silicone vers le haut : 90° CW à partir du plat principal ±5,0°  
Exclusion des bords   3 mm  
LTV/TTV/Déformation d'arc ≤2,5 µm/≤5 µm/≤15 µm/≤30 µm   ≤10 µm/≤15 µm/≤25 µm/≤40 µm
Rugosité Polissage Ra ≤ 1 nm ; CMP Ra ≤ 0,2 nm   Ra ≤ 0,5 nm
Fissures sur les bords par lumière de haute intensité Aucun Aucun Longueur cumulée ≤ 10 mm ; longueur simple ≤ 2 mm
Plaques hexagonales par lumière à haute intensité Surface cumulée ≤ 0,05 % Surface cumulée ≤ 0,05 % Surface cumulée ≤ 0,1 %
Zones de polytypie par lumière de haute intensité Aucun   Surface cumulée ≤ 3 %
Inclusions visuelles de carbone Surface cumulée ≤ 0,05 %   Surface cumulée ≤ 3 %
Rayures de surface en silicium causées par une lumière de haute intensité Aucun   Longueur cumulée ≤1 diamètre de plaquette
Éclats de bord par lumière à haute intensité Aucune autorisée ≥ 0,2 mm de largeur et de profondeur   5 autorisés, ≤ 1 mm chacun
Contamination de la surface du silicium par une lumière de haute intensité Aucun    
Luxation de la vis de filetage ≤500 cm⁻² N / A  
Conditionnement Cassette multi-wafers ou conteneur à wafer unique Cassette multi-wafers ou conteneur à wafer unique Cassette multi-wafers ou conteneur à wafer unique

Fiche technique de la plaquette SiC de type HPSI de 4 pouces

 

Fiche technique de la plaquette SiC de type HPSI de 4 pouces
Paramètre Grade de production MPD zéro (grade Z) Qualité de production standard (qualité P) Note factice (note D)
Diamètre   99,5–100,0 mm  
Épaisseur (4H-Si) 500 µm ±20 µm   500 µm ± 25 µm
Orientation des plaquettes Hors axe : 4,0° vers <11-20> ±0,5° pour 4H-N ; Sur axe : <0001> ±0,5° pour 4H-Si
Densité des micropipes (4H-Si) ≤1 cm⁻² ≤5 cm⁻² ≤15 cm⁻²
Résistivité (4H-Si) ≥1E9 Ω·cm   ≥1E5 Ω·cm
Orientation principale à plat (10-10) ±5,0°
Longueur plate principale 32,5 mm ± 2,0 mm
Longueur plate secondaire 18,0 mm ± 2,0 mm
Orientation secondaire à plat Face silicone vers le haut : 90° CW à partir du plat principal ±5,0°
Exclusion des bords   3 mm  
LTV/TTV/Déformation d'arc ≤3 µm/≤5 µm/≤15 µm/≤30 µm   ≤10 µm/≤15 µm/≤25 µm/≤40 µm
Rugosité (face C) polonais Ra ≤1 nm  
Rugosité (face Si) CMP Ra ≤ 0,2 nm Ra ≤ 0,5 nm
Fissures sur les bords par lumière de haute intensité Aucun   Longueur cumulée ≤ 10 mm ; longueur simple ≤ 2 mm
Plaques hexagonales par lumière à haute intensité Surface cumulée ≤ 0,05 % Surface cumulée ≤ 0,05 % Surface cumulée ≤ 0,1 %
Zones de polytypie par lumière de haute intensité Aucun   Surface cumulée ≤ 3 %
Inclusions visuelles de carbone Surface cumulée ≤ 0,05 %   Surface cumulée ≤ 3 %
Rayures de surface en silicium causées par une lumière de haute intensité Aucun   Longueur cumulée ≤1 diamètre de plaquette
Éclats de bord par lumière à haute intensité Aucune autorisée ≥ 0,2 mm de largeur et de profondeur   5 autorisés, ≤ 1 mm chacun
Contamination de la surface du silicium par une lumière de haute intensité Aucun   Aucun
Luxation de la vis de filetage ≤500 cm⁻² N / A  
Conditionnement   Cassette multi-wafers ou conteneur à wafer unique  

Application des plaquettes SiC

 

  • Modules de puissance à plaquettes SiC pour onduleurs de véhicules électriques
    Les MOSFET et diodes à base de plaquettes de SiC, fabriqués sur des substrats de haute qualité, offrent des pertes de commutation ultra-faibles. Grâce à cette technologie, ces modules de puissance fonctionnent à des tensions et des températures plus élevées, permettant ainsi des onduleurs de traction plus performants. L'intégration de puces de plaquettes de SiC dans les étages de puissance réduit les besoins de refroidissement et l'encombrement, illustrant ainsi tout le potentiel de l'innovation des plaquettes de SiC.

  • Dispositifs RF et 5G haute fréquence sur plaquette SiC
    Les amplificateurs et commutateurs RF fabriqués sur des plaquettes SiC semi-isolantes présentent une conductivité thermique et une tension de claquage supérieures. Le substrat SiC minimise les pertes diélectriques à des fréquences de l'ordre du GHz, tandis que sa résistance assure un fonctionnement stable à haute puissance et à haute température. Ce matériau est donc le substrat de choix pour les stations de base et les systèmes radar 5G de nouvelle génération.

  • Substrats optoélectroniques et LED à partir de plaquettes de silicium
    Les LED bleues et UV développées sur des substrats de plaquettes de silicium (SiC) bénéficient d'une excellente adaptation de maille et d'une excellente dissipation thermique. L'utilisation d'une plaquette de silicium polie à face C assure des couches épitaxiales uniformes, tandis que la dureté inhérente à la plaquette de silicium (SiC) permet un amincissement précis et un packaging fiable des dispositifs. Cela fait de la plaquette de silicium (SiC) la plateforme de référence pour les applications LED haute puissance et longue durée de vie.

Questions et réponses sur les plaquettes SiC

1. Q : Comment sont fabriquées les plaquettes de SiC ?


UN:

Plaquettes de SiC fabriquéesÉtapes détaillées

  1. plaquettes de SiCPréparation des matières premières

    • Utiliser de la poudre de SiC de qualité ≥ 5N (impuretés ≤ 1 ppm).
    • Tamiser et précuire pour éliminer les composés résiduels de carbone ou d'azote.

  1. SiCPréparation des cristaux germes

    • Prenez un morceau de monocristal 4H-SiC, coupez-le le long de l'orientation 〈0001〉 à environ 10 × 10 mm².

    • Polissage de précision à Ra ≤ 0,1 nm et marquage de l'orientation du cristal.

  2. SiCCroissance PVT (Transport physique de vapeur)

    • Charger le creuset en graphite : le fond avec de la poudre de SiC, le dessus avec du cristal germe.

    • Évacuer à 10⁻³–10⁻⁵ Torr ou remblayer avec de l'hélium de haute pureté à 1 atm.

    • Chauffer la zone source à 2100–2300 ℃, maintenir la zone de semences 100–150 ℃ plus froide.

    • Contrôlez le taux de croissance à 1–5 mm/h pour équilibrer la qualité et le débit.

  3. SiCRecuit des lingots

    • Recuire le lingot de SiC tel que développé à 1600–1800 ℃ pendant 4 à 8 heures.

    • Objectif : soulager les contraintes thermiques et réduire la densité de dislocations.

  4. SiCTranchage de gaufrettes

    • Utilisez une scie à fil diamanté pour couper le lingot en tranches de 0,5 à 1 mm d’épaisseur.

    • Minimiser les vibrations et les forces latérales pour éviter les microfissures.

  5. SiCTrancheMeulage et polissage

    • Mouture grossièrepour éliminer les dommages causés par le sciage (rugosité ~10–30 µm).

    • broyage finpour obtenir une planéité ≤ 5 µm.

    • Polissage chimico-mécanique (CMP)pour obtenir une finition miroir (Ra ≤ 0,2 nm).

  6. SiCTrancheNettoyage et inspection

    • Nettoyage par ultrasonsdans une solution Piranha (H₂SO₄:H₂O₂), de l'eau DI, puis de l'IPA.

    • Spectroscopie XRD/Ramanpour confirmer le polytype (4H, 6H, 3C).

    • Interférométriepour mesurer la planéité (<5 µm) et le gauchissement (<20 µm).

    • Sonde à quatre pointspour tester la résistivité (par exemple HPSI ≥10⁹ Ω·cm).

    • Inspection des défautssous microscope à lumière polarisée et testeur de rayures.

  7. SiCTrancheClassification et tri

    • Trier les plaquettes par polytype et type électrique :

      • 4H-SiC type N (4H-N) : concentration de porteurs 10¹⁶–10¹⁸ cm⁻³

      • 4H-SiC semi-isolant haute pureté (4H-HPSI) : résistivité ≥ 10⁹ Ω·cm

      • 6H-SiC de type N (6H-N)

      • Autres : 3C-SiC, type P, etc.

  8. SiCTrancheEmballage et expédition

    • Placer dans des boîtes à gaufrettes propres et sans poussière.

    • Étiquetez chaque boîte avec le diamètre, l'épaisseur, le polytype, le degré de résistivité et le numéro de lot.

      plaquettes de SiC

2. Q : Quels sont les principaux avantages des plaquettes de SiC par rapport aux plaquettes de silicium ?


A : Par rapport aux plaquettes de silicium, les plaquettes de SiC permettent :

  • Fonctionnement à tension plus élevée(> 1 200 V) avec une résistance à l'état passant plus faible.

  • Stabilité de température plus élevée(>300 °C) et une gestion thermique améliorée.

  • Vitesses de commutation plus rapidesavec des pertes de commutation plus faibles, réduisant le refroidissement au niveau du système et la taille des convertisseurs de puissance.

4. Q : Quels défauts courants affectent le rendement et les performances des plaquettes SiC ?


R : Les principaux défauts des plaquettes de SiC sont les microtubes, les dislocations du plan basal (BPD) et les rayures de surface. Les microtubes peuvent provoquer des pannes catastrophiques ; les BPD augmentent la résistance à l'état passant au fil du temps ; et les rayures de surface entraînent la rupture des plaquettes ou une mauvaise croissance épitaxiale. Une inspection rigoureuse et une atténuation des défauts sont donc essentielles pour maximiser le rendement des plaquettes de SiC.

Date de publication : 30 juin 2025
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