Plaquette de substrat SiC 4H-semi HPSI 2 pouces, modèle factice pour la recherche

Les substrats en carbure de silicium se divisent principalement en deux catégories : conducteurs et semi-isolants. Les substrats conducteurs de type n sont principalement utilisés pour la fabrication épitaxiale de LED à base de GaN et d'autres dispositifs optoélectroniques, ainsi que pour les dispositifs d'électronique de puissance à base de SiC. Les substrats semi-isolants en carbure de silicium (SiC) sont quant à eux principalement utilisés pour la fabrication épitaxiale de dispositifs radiofréquences de forte puissance à base de GaN. Par ailleurs, les semi-isolants de haute pureté (HPSI) diffèrent des semi-isolants de type SI. Les semi-isolants de haute pureté présentent une concentration de porteurs comprise entre 3,5 × 10¹³ et 8 × 10¹⁵/cm³, avec une mobilité électronique élevée. Les semi-isolants, quant à eux, sont des matériaux à haute résistivité, généralement utilisés comme substrats pour les dispositifs micro-ondes, car ils ne sont pas conducteurs.

Plaquette de substrat en carbure de silicium semi-isolante (SiC)

La structure cristalline du SiC détermine ses propriétés physiques. Par rapport au Si et au GaAs, le SiC présente les caractéristiques suivantes : une large bande interdite, près de trois fois supérieure à celle du Si, garantissant un fonctionnement fiable à haute température et sur le long terme ; une rigidité diélectrique élevée, dix fois supérieure à celle du Si, assurant une tension de claquage élevée et une tension de seuil élevée ; un taux de saturation électronique élevé, deux fois supérieur à celui du Si, permettant d'accroître la fréquence et la densité de puissance du dispositif ; et une conductivité thermique élevée, plus de trois fois supérieure à celle du Si, améliorant la dissipation thermique et permettant la miniaturisation du dispositif.