Plaquettes de carbure de silicium de haute pureté (non dopées) de 3 pouces, substrats Sic semi-isolants (HPSL)

Description courte :

La plaquette de carbure de silicium (SiC) semi-isolante de haute pureté (HPSI) de 3 pouces est un substrat haut de gamme optimisé pour les applications optoélectroniques, haute puissance et haute fréquence. Fabriquées à partir de SiC 4H non dopé de haute pureté, ces plaquettes présentent une excellente conductivité thermique, une large bande interdite et des propriétés semi-isolantes exceptionnelles, ce qui les rend indispensables au développement de dispositifs avancés. Grâce à leur intégrité structurelle et à la qualité de leur surface, les substrats SiC HPSI constituent le socle des technologies de nouvelle génération dans les secteurs de l'électronique de puissance, des télécommunications et de l'aérospatiale, favorisant ainsi l'innovation dans de nombreux domaines.

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Caractéristiques

Propriétés

1. Propriétés physiques et structurales
●Type de matériau : Carbure de silicium (SiC) de haute pureté (non dopé)
●Diamètre : 3 pouces (76,2 mm)
●Épaisseur : 0,33-0,5 mm, personnalisable en fonction des exigences de l'application.
●Structure cristalline : polytype 4H-SiC avec un réseau hexagonal, connu pour sa mobilité électronique élevée et sa stabilité thermique.
●Orientation :
oStandard : [0001] (plan C), convient à une large gamme d'applications.
oOptionnel : Hors axe (inclinaison de 4° ou 8°) pour une croissance épitaxiale améliorée des couches du dispositif.
●Planéité : Variation totale d’épaisseur (TTV) ●Qualité de surface :
oPolissage à faible densité de défauts (<10/cm² densité de micropipes). 2. Propriétés électriques ●Résistivité : >109^99 Ω·cm, maintenue par l’élimination des dopants intentionnels.
● Rigidité diélectrique : Endurance à haute tension avec des pertes diélectriques minimales, idéale pour les applications à haute puissance.
● Conductivité thermique : 3,5-4,9 W/cm·K, permettant une dissipation thermique efficace dans les dispositifs haute performance.

3. Propriétés thermiques et mécaniques
●Large bande interdite : 3,26 eV, permettant un fonctionnement sous haute tension, haute température et conditions de rayonnement élevé.
●Dureté : Échelle de Mohs 9, assurant une robustesse contre l'usure mécanique pendant le traitement.
●Coefficient de dilatation thermique : 4,2×10−6/K4,2 \times 10^{-6}/\text{K}4,2×10−6/K, assurant la stabilité dimensionnelle sous les variations de température.

Paramètre	Qualité de production	Niveau de recherche	Niveau factice	Unité
Grade	Qualité de production	Niveau de recherche	Niveau factice
Diamètre	76,2 ± 0,5	76,2 ± 0,5	76,2 ± 0,5	mm
Épaisseur	500 ± 25	500 ± 25	500 ± 25	µm
Orientation de la plaquette	Sur l'axe : <0001> ± 0,5°	Sur l'axe : <0001> ± 2,0°	Sur l'axe : <0001> ± 2,0°	degré
Densité de micropipes (MPD)	≤ 1	≤ 5	≤ 10	cm−2^-2−2
Résistivité électrique	≥ 1E10	≥ 1E5	≥ 1E5	Ω·cm
Dopant	Non dopé	Non dopé	Non dopé
Orientation à plat primaire	{1-100} ± 5,0°	{1-100} ± 5,0°	{1-100} ± 5,0°	degré
Longueur à plat primaire	32,5 ± 3,0	32,5 ± 3,0	32,5 ± 3,0	mm
Longueur secondaire à plat	18,0 ± 2,0	18,0 ± 2,0	18,0 ± 2,0	mm
Orientation secondaire à plat	90° CW par rapport au plan primaire ± 5,0°	90° CW par rapport au plan primaire ± 5,0°	90° CW par rapport au plan primaire ± 5,0°	degré
Exclusion des bords	3	3	3	mm
LTV/TTV/Arc/Déformation	3 / 10 / ±30 / 40	3 / 10 / ±30 / 40	5 / 15 / ±40 / 45	µm
Rugosité de surface	Face Si : CMP, face C : polie	Face Si : CMP, face C : polie	Face Si : CMP, face C : polie
Fissures (Lumière à haute intensité)	Aucun	Aucun	Aucun
Plaques hexagonales (lumière haute intensité)	Aucun	Aucun	Surface cumulée 10%	%
Zones polytypes (lumière à haute intensité)	Surface cumulée 5%	Surface cumulée 20%	Surface cumulée 30%	%
Rayures (lumière à haute intensité)	≤ 5 rayures, longueur cumulée ≤ 150	≤ 10 rayures, longueur cumulée ≤ 200	≤ 10 rayures, longueur cumulée ≤ 200	mm
Écaillage des bords	Aucune ≥ 0,5 mm de largeur/profondeur	2 autorisés ≤ 1 mm largeur/profondeur	5 autorisés ≤ 5 mm largeur/profondeur	mm
Contamination de surface	Aucun	Aucun	Aucun

Applications

1. Électronique de puissance
La large bande interdite et la conductivité thermique élevée des substrats HPSI SiC les rendent idéaux pour les dispositifs de puissance fonctionnant dans des conditions extrêmes, telles que :
●Dispositifs haute tension : y compris les MOSFET, les IGBT et les diodes Schottky (SBD) pour une conversion de puissance efficace.
● Systèmes d'énergie renouvelable : tels que les onduleurs solaires et les contrôleurs d'éoliennes.
●Véhicules électriques (VE) : Utilisés dans les onduleurs, les chargeurs et les systèmes de transmission pour améliorer l'efficacité et réduire la taille.

2. Applications RF et micro-ondes
La résistivité élevée et les faibles pertes diélectriques des plaquettes HPSI sont essentielles pour les systèmes radiofréquences (RF) et micro-ondes, notamment :
● Infrastructure de télécommunications : Stations de base pour les réseaux 5G et les communications par satellite.
● Aérospatiale et défense : Systèmes radar, antennes à réseau phasé et composants avioniques.

3. Optoélectronique
La transparence et la large bande interdite du 4H-SiC permettent son utilisation dans des dispositifs optoélectroniques, tels que :
●Photodétecteurs UV : pour la surveillance environnementale et les diagnostics médicaux.
●LED haute puissance : Supporte les systèmes d'éclairage à semi-conducteurs.
● Diodes laser : Pour les applications industrielles et médicales.

4. Recherche et développement
Les substrats HPSI SiC sont largement utilisés dans les laboratoires de R&D universitaires et industriels pour explorer les propriétés avancées des matériaux et la fabrication de dispositifs, notamment :
●Croissance de couches épitaxiales : études sur la réduction des défauts et l'optimisation des couches.
●Études de mobilité des porteurs : Étude du transport des électrons et des trous dans des matériaux de haute pureté.
●Prototypage : Développement initial de nouveaux dispositifs et circuits.

Avantages

Qualité supérieure :
La haute pureté et la faible densité de défauts offrent une plateforme fiable pour les applications avancées.

Stabilité thermique :
D'excellentes propriétés de dissipation thermique permettent aux appareils de fonctionner efficacement dans des conditions de puissance et de température élevées.

Compatibilité étendue :
Les orientations disponibles et les options d'épaisseur personnalisées garantissent l'adaptabilité aux exigences des différents appareils.

Durabilité:
Une dureté et une stabilité structurelle exceptionnelles minimisent l'usure et la déformation pendant la fabrication et le fonctionnement.

Versatilité:
Adapté à un large éventail de secteurs, des énergies renouvelables à l'aérospatiale en passant par les télécommunications.

Conclusion

La plaquette de carbure de silicium semi-isolant haute pureté de 3 pouces représente le summum de la technologie des substrats pour les dispositifs optoélectroniques haute puissance et haute fréquence. Ses excellentes propriétés thermiques, électriques et mécaniques garantissent un fonctionnement fiable même dans des environnements exigeants. De l'électronique de puissance aux systèmes RF, en passant par l'optoélectronique et la R&D de pointe, ces substrats HPSI constituent le socle des innovations de demain.
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