Substrat composite conducteur en SiC de 6 pouces, diamètre 4H 150 mm, Ra ≤ 0,2 nm, courbure ≤ 35 µm

Description courte :

Sous l'impulsion de l'industrie des semi-conducteurs, qui recherche des performances accrues à moindre coût, le substrat composite conducteur en SiC de 6 pouces a vu le jour. Grâce à une technologie de matériaux composites innovante, cette plaquette de 6 pouces atteint 85 % des performances des plaquettes traditionnelles de 8 pouces, pour un coût réduit de seulement 60 %. Les dispositifs de puissance utilisés dans des applications quotidiennes telles que les bornes de recharge pour véhicules électriques, les modules d'alimentation des stations de base 5G, et même les variateurs de fréquence des appareils électroménagers haut de gamme, utilisent probablement déjà ce type de substrat. Notre technologie brevetée de croissance épitaxiale multicouche permet d'obtenir des interfaces composites planes à l'échelle atomique sur des bases en SiC, avec une densité d'états d'interface inférieure à 1 × 10¹¹/cm²·eV – une spécification qui figure parmi les meilleures au niveau international.

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Caractéristiques

Paramètres techniques

Articles	Productiongrade	Facticegrade
Diamètre	6-8 pouces	6-8 pouces
Épaisseur	350/500 ± 25,0 μm	350/500 ± 25,0 μm
Polytype	4H	4H
Résistivité	0,015-0,025 ohm·cm	0,015-0,025 ohm·cm
TTV	≤5 μm	≤20 μm
Chaîne	≤35 μm	≤55 μm
rugosité de la face avant (Si)	Ra≤0,2 nm (5μm×5μm)	Ra≤0,2 nm (5μm×5μm)

Caractéristiques principales

1. Avantage économique : Notre substrat composite conducteur en SiC de 15 cm (6 pouces) utilise une technologie exclusive de « couche tampon à gradient » qui optimise la composition des matériaux afin de réduire les coûts des matières premières de 38 % tout en conservant d’excellentes performances électriques. Des mesures concrètes montrent que les transistors MOSFET 650 V utilisant ce substrat permettent une réduction de 42 % du coût par unité de surface par rapport aux solutions conventionnelles, ce qui est un atout majeur pour favoriser l’adoption des dispositifs SiC dans l’électronique grand public.
2. Excellentes propriétés conductrices : Grâce à un dopage à l’azote contrôlé avec précision, notre substrat composite conducteur en SiC de 6 pouces atteint une résistivité ultra-faible de 0,012 à 0,022 Ω·cm, avec une variation maîtrisée à ±5 %. Notamment, nous maintenons une résistivité uniforme même sur les 5 mm de bord de la plaquette, résolvant ainsi un problème récurrent d’effet de bord dans l’industrie.
3. Performances thermiques : Un module 1200 V/50 A développé à partir de notre substrat présente une élévation de température de jonction de seulement 45 °C au-dessus de la température ambiante en fonctionnement à pleine charge, soit 65 °C de moins que les dispositifs comparables à base de silicium. Ce résultat est obtenu grâce à notre structure composite à « canal thermique 3D » qui améliore la conductivité thermique latérale à 380 W/m·K et la conductivité thermique verticale à 290 W/m·K.
4. Compatibilité des procédés : Pour la structure unique des substrats composites conducteurs en SiC de 6 pouces, nous avons développé un procédé de découpe laser furtif adapté, atteignant une vitesse de coupe de 200 mm/s tout en maîtrisant l’écaillage des bords à moins de 0,3 µm. De plus, nous proposons des substrats pré-nickelés permettant le collage direct des puces, ce qui représente un gain de deux étapes de traitement pour nos clients.

Principales applications

Équipements critiques pour réseaux intelligents :

Dans les systèmes de transport d'énergie par courant continu à ultra-haute tension (UHVDC) fonctionnant à ±800 kV, les convertisseurs IGCT utilisant nos substrats composites conducteurs en SiC de 6 pouces présentent des performances nettement supérieures. Ces dispositifs permettent une réduction de 55 % des pertes de commutation, tout en portant le rendement global du système à plus de 99,2 %. La conductivité thermique supérieure des substrats (380 W/m·K) permet la conception de convertisseurs compacts, réduisant ainsi l'encombrement des postes de transformation de 25 % par rapport aux solutions classiques à base de silicium.

Groupes motopropulseurs pour véhicules à énergies nouvelles :

Le système d'entraînement intégrant nos substrats composites conducteurs en SiC de 15 cm (6 pouces) atteint une densité de puissance d'onduleur sans précédent de 45 kW/L, soit une amélioration de 60 % par rapport à notre précédente conception à base de silicium de 400 V. Plus impressionnant encore, le système conserve un rendement de 98 % sur toute la plage de températures de fonctionnement, de -40 °C à +175 °C, résolvant ainsi les problèmes de performance par temps froid qui ont freiné l'adoption des véhicules électriques dans les régions nordiques. Des tests en conditions réelles démontrent une augmentation de 7,5 % de l'autonomie hivernale pour les véhicules équipés de cette technologie.

Variateurs de fréquence industriels :

L'intégration de nos substrats dans les modules de puissance intelligents (IPM) pour les servomoteurs industriels révolutionne l'automatisation de la production. Dans les centres d'usinage CNC, ces modules permettent une réponse moteur 40 % plus rapide (temps d'accélération réduit de 50 ms à 30 ms) tout en diminuant le bruit électromagnétique de 15 dB à 65 dB(A).

Électronique grand public :

La révolution de l'électronique grand public se poursuit grâce à nos substrats qui permettent le développement de chargeurs rapides GaN 65 W de nouvelle génération. Ces adaptateurs secteur compacts bénéficient d'une réduction de volume de 30 % (jusqu'à 45 cm³) tout en conservant leur pleine puissance, grâce aux performances de commutation supérieures des conceptions à base de SiC. L'imagerie thermique révèle une température maximale du boîtier de seulement 68 °C en fonctionnement continu, soit 22 °C de moins que les modèles conventionnels, ce qui améliore considérablement la durée de vie et la sécurité du produit.

Services de personnalisation XKH

XKH offre une assistance complète en matière de personnalisation pour les substrats composites conducteurs en SiC de 6 pouces :

Personnalisation de l'épaisseur : options disponibles avec des spécifications de 200 µm, 300 µm et 350 µm.
2. Contrôle de la résistivité : Concentration de dopage de type n ajustable de 1×10¹⁸ à 5×10¹⁸ cm⁻³

3. Orientation cristalline : Prise en charge de plusieurs orientations, y compris (0001) hors axe à 4° ou 8°.

4. Services de test : Rapports de test complets des paramètres au niveau de la plaquette

Notre délai actuel entre le prototypage et la production en série peut être aussi court que 8 semaines. Pour nos clients stratégiques, nous proposons des services de développement de procédés dédiés afin de garantir une parfaite adéquation aux exigences des dispositifs.