English

Unha guía completa das obleas de carburo de silicio/oblea de SiC

Resumo da oblea de SiC

 Obleas de carburo de silicio (SiC)convertéronse no substrato elixido para electrónica de alta potencia, alta frecuencia e alta temperatura nos sectores da automoción, as enerxías renovables e a aeroespacial. A nosa carteira abrangue politipos e esquemas de dopado clave (4H dopado con nitróxeno (4H-N), semiillante de alta pureza (HPSI), 3C dopado con nitróxeno (3C-N) e 4H/6H de tipo p (4H/6H-P), ofrecidos en tres graos de calidade: PRIME (substratos totalmente pulidos e de grao de dispositivo), DUMMY (lapeado ou sen pulir para probas de procesos) e RESEARCH (capas epidérmicas personalizadas e perfís de dopado para I+D). Os diámetros das obleas abarcan 2″, 4″, 6″, 8″ e 12″ para adaptarse tanto a ferramentas antigas como a fábricas avanzadas. Tamén subministramos bólas monocristalinas e cristais semente orientados con precisión para soportar o crecemento de cristais interno.

As nosas obleas 4H-N presentan densidades de portador de 1×10¹⁶ a 1×10¹⁹ cm⁻³ e resistividades de 0,01–10 Ω·cm, o que ofrece unha excelente mobilidade de electróns e campos de ruptura superiores a 2 MV/cm, o que resulta ideal para díodos Schottky, MOSFET e JFET. Os substratos HPSI superan unha resistividade de 1×10¹² Ω·cm con densidades de microtubos inferiores a 0,1 cm⁻², o que garante unhas fugas mínimas para dispositivos de RF e microondas. Cubic 3C-N, dispoñible en formatos de 2″ e 4″, permite a heteroepitaxia en silicio e admite novas aplicacións fotónicas e MEMS. As obleas 4H/6H-P de tipo P, dopadas con aluminio a 1×10¹⁶–5×10¹⁸ cm⁻³, facilitan arquitecturas de dispositivos complementarias.

As obleas PRIME de SiC sométense a un pulido químico-mecánico ata unha rugosidade superficial RMS de <0,2 nm, unha variación de grosor total inferior a 3 µm e unha curvatura <10 µm. Os substratos DUMMY aceleran as probas de montaxe e empaquetado, mentres que as obleas RESEARCH presentan grosores de epicapa de 2 a 30 µm e dopado a medida. Todos os produtos están certificados por difracción de raios X (curva de oscilación <30 segundos de arco) e espectroscopia Raman, con probas eléctricas (medicións Hall, perfís C-V e dixitalización de microtubos) que garanten o cumprimento das normas JEDEC e SEMI.

Cultívanse bólas de ata 150 mm de diámetro mediante PVT e CVD con densidades de dislocacións inferiores a 1×10³ cm⁻² e un baixo número de microtubos. Os cristais de semente córtanse a 0,1° do eixe c para garantir un crecemento reproducible e un alto rendemento de corte.

Ao combinar múltiples politipos, variantes de dopado, graos de calidade, tamaños de obleas de SiC e produción interna de cristal semente e bólas, a nosa plataforma de substratos de SiC simplifica as cadeas de subministración e acelera o desenvolvemento de dispositivos para vehículos eléctricos, redes intelixentes e aplicacións en ambientes hostiles.

Resumo da oblea de SiC

 Obleas de carburo de silicio (SiC)convertéronse no substrato de SiC elixido para electrónica de alta potencia, alta frecuencia e alta temperatura nos sectores da automoción, as enerxías renovables e a aeroespacial. A nosa carteira abrangue politipos e esquemas de dopaxe clave: 4H dopado con nitróxeno (4H-N), semiillante de alta pureza (HPSI), 3C dopado con nitróxeno (3C-N) e 4H/6H de tipo p (4H/6H-P), ofrecidos en tres graos de calidade: oblea de SiCPRIME (substratos totalmente pulidos e de calidade para dispositivos), DUMMY (lapeados ou sen pulir para probas de procesos) e RESEARCH (capas epidérmicas personalizadas e perfís de dopado para I+D). Os diámetros das obleas de SiC abarcan 2″, 4″, 6″, 8″ e 12″ para adaptarse tanto a ferramentas antigas como a fábricas avanzadas. Tamén subministramos bólas monocristalinas e cristais semente orientados con precisión para apoiar o crecemento de cristais interno.

As nosas obleas de SiC 4H-N presentan densidades de portador de 1×10¹⁶ a 1×10¹⁹ cm⁻³ e resistividades de 0,01–10 Ω·cm, o que ofrece unha excelente mobilidade de electróns e campos de ruptura superiores a 2 MV/cm, o que resulta ideal para díodos Schottky, MOSFET e JFET. Os substratos HPSI superan unha resistividade de 1×10¹² Ω·cm con densidades de microtubos inferiores a 0,1 cm⁻², o que garante unhas fugas mínimas para dispositivos de RF e microondas. Cubic 3C-N, dispoñible en formatos de 2″ e 4″, permite a heteroepitaxia en silicio e admite novas aplicacións fotónicas e MEMS. As obleas 4H/6H-P de tipo P en oblea de SiC, dopadas con aluminio a 1×10¹⁶–5×10¹⁸ cm⁻³, facilitan arquitecturas de dispositivos complementarias.

As obleas PRIME de SiC sométense a un pulido químico-mecánico ata unha rugosidade superficial de <0,2 nm RMS, unha variación de grosor total inferior a 3 µm e unha curvatura <10 µm. Os substratos DUMMY aceleran as probas de montaxe e empaquetado, mentres que as obleas RESEARCH presentan grosores de epicapa de 2 a 30 µm e dopado a medida. Todos os produtos están certificados por difracción de raios X (curva de oscilación <30 segundos de arco) e espectroscopia Raman, con probas eléctricas (medicións Hall, perfís C-V e dixitalización de microtubos) que garanten o cumprimento das normas JEDEC e SEMI.

Cultívanse bólas de ata 150 mm de diámetro mediante PVT e CVD con densidades de dislocacións inferiores a 1×10³ cm⁻² e un baixo número de microtubos. Os cristais de semente córtanse a 0,1° do eixe c para garantir un crecemento reproducible e un alto rendemento de corte.

Ao combinar múltiples politipos, variantes de dopado, graos de calidade, tamaños de obleas de SiC e produción interna de cristal semente e bólas, a nosa plataforma de substratos de SiC simplifica as cadeas de subministración e acelera o desenvolvemento de dispositivos para vehículos eléctricos, redes intelixentes e aplicacións en ambientes hostiles.

Imaxe da oblea de SiC

Folla de datos da oblea de SiC tipo 4H-N de 6 polgadas

 

Folla de datos de obleas de SiC de 6 polgadas
Parámetro Subparámetro Grao Z Grao P Grao D
Diámetro   149,5–150,0 mm 149,5–150,0 mm 149,5–150,0 mm
Espesor 4H-N 350 µm ± 15 µm 350 µm ± 25 µm 350 µm ± 25 µm
Espesor 4H-SI 500 µm ± 15 µm 500 µm ± 25 µm 500 µm ± 25 µm
Orientación da oblea   Fóra do eixe: 4,0° cara a <11-20> ±0,5° (4H-N); No eixe: <0001> ±0,5° (4H-SI) Fóra do eixe: 4,0° cara a <11-20> ±0,5° (4H-N); No eixe: <0001> ±0,5° (4H-SI) Fóra do eixe: 4,0° cara a <11-20> ±0,5° (4H-N); No eixe: <0001> ±0,5° (4H-SI)
Densidade de microtubos 4H-N ≤ 0,2 cm⁻² ≤ 2 cm⁻² ≤ 15 cm⁻²
Densidade de microtubos 4H-SI ≤ 1 cm⁻² ≤ 5 cm⁻² ≤ 15 cm⁻²
resistividade 4H-N 0,015–0,024 Ω·cm 0,015–0,028 Ω·cm 0,015–0,028 Ω·cm
resistividade 4H-SI ≥ 1×10¹⁰ Ω·cm ≥ 1×10⁵ Ω·cm  
Orientación plana primaria   [10-10] ± 5,0° [10-10] ± 5,0° [10-10] ± 5,0°
Lonxitude plana primaria 4H-N 47,5 mm ± 2,0 mm    
Lonxitude plana primaria 4H-SI Muesca    
Exclusión de bordos     3 milímetros  
Urdime/LTV/TTV/Arco   ≤2,5 µm / ≤6 µm / ≤25 µm / ≤35 µm ≤5 µm / ≤15 µm / ≤40 µm / ≤60 µm  
Rugosidade Polaco Ra ≤ 1 nm    
Rugosidade CMP Ra ≤ 0,2 nm   Ra ≤ 0,5 nm
Gretas nos bordos   Ningún   Lonxitude acumulada ≤ 20 mm, individual ≤ 2 mm
Placas hexagonais   Área acumulada ≤ 0,05% Área acumulada ≤ 0,1% Área acumulada ≤ 1%
Áreas de politipo   Ningún Área acumulada ≤ 3% Área acumulada ≤ 3%
Inclusións de carbono   Área acumulada ≤ 0,05%   Área acumulada ≤ 3%
Rasgaduras superficiais   Ningún   Lonxitude acumulada ≤ 1 × diámetro da oblea
Chips de bordo   Non se permite ningún ≥ 0,2 mm de ancho e fondo   Ata 7 fichas, ≤ 1 mm cada unha
TSD (Dislocación do parafuso roscado)   ≤ 500 cm⁻²   N/D
BPD (Dislocación do Plano Base)   ≤ 1000 cm⁻²   N/D
Contaminación superficial   Ningún    
Envasado   Casete de varias obleas ou recipiente dunha soa oblea Casete de varias obleas ou recipiente dunha soa oblea Casete de varias obleas ou recipiente dunha soa oblea

Folla de datos da oblea de SiC tipo 4H-N de 4 polgadas

 

Ficha técnica dunha oblea de SiC de 4 polgadas
Parámetro Produción cero de MPD Grao de produción estándar (grao P) Grao de simulación (Grao D)
Diámetro 99,5 mm–100,0 mm
Espesor (4H-N) 350 µm ± 15 µm   350 µm ± 25 µm
Espesor (4H-Si) 500 µm ± 15 µm   500 µm ± 25 µm
Orientación da oblea Fóra do eixe: 4,0° cara a <1120> ±0,5° para 4H-N; No eixe: <0001> ±0,5° para 4H-Si    
Densidade de microtubos (4H-N) ≤0,2 cm⁻² ≤2 cm⁻² ≤15 cm⁻²
Densidade de microtubos (4H-Si) ≤1 cm⁻² ≤5 cm⁻² ≤15 cm⁻²
Resistividade (4H-N)   0,015–0,024 Ω·cm 0,015–0,028 Ω·cm
Resistividade (4H-Si) ≥1E10 Ω·cm   ≥1E5 Ω·cm
Orientación plana primaria   [10-10] ±5,0°  
Lonxitude plana primaria   32,5 mm ±2,0 mm  
Lonxitude plana secundaria   18,0 mm ±2,0 mm  
Orientación plana secundaria   Cara de silicona cara arriba: 90° no sentido horario desde o plano principal ±5,0°  
Exclusión de bordos   3 milímetros  
LTV/TTV/Deformación de arco ≤2,5 µm/≤5 µm/≤15 µm/≤30 µm   ≤10 µm/≤15 µm/≤25 µm/≤40 µm
Rugosidade Ra do pulido ≤1 nm; Ra do CMP ≤0,2 nm   Ra ≤0,5 nm
Gretas nos bordos por luz de alta intensidade Ningún Ningún Lonxitude acumulada ≤10 mm; lonxitude única ≤2 mm
Placas hexagonais por luz de alta intensidade Área acumulada ≤0,05% Área acumulada ≤0,05% Área acumulada ≤0,1%
Áreas politípicas por luz de alta intensidade Ningún   Área acumulada ≤3%
Inclusións visuais de carbono Área acumulada ≤0,05%   Área acumulada ≤3%
Rasgaduras na superficie de silicio por luz de alta intensidade Ningún   Lonxitude acumulada ≤1 diámetro da oblea
Chips de bordo por luz de alta intensidade Non se permite ningún ancho e fondo ≥0,2 mm   5 permitidos, ≤1 mm cada un
Contaminación da superficie de silicio por luz de alta intensidade Ningún    
Luxación do parafuso de rosca ≤500 cm⁻² N/D  
Envasado Casete de varias obleas ou recipiente dunha soa oblea Casete de varias obleas ou recipiente dunha soa oblea Casete de varias obleas ou recipiente dunha soa oblea

Folla de datos da oblea de SiC tipo HPSI de 4 polgadas

 

Folla de datos da oblea de SiC tipo HPSI de 4 polgadas
Parámetro Grao de produción MPD cero (grao Z) Grao de produción estándar (grao P) Grao de simulación (Grao D)
Diámetro   99,5–100,0 mm  
Espesor (4H-Si) 500 µm ±20 µm   500 µm ±25 µm
Orientación da oblea Fóra do eixe: 4,0° cara a <11-20> ±0,5° para 4H-N; No eixe: <0001> ±0,5° para 4H-Si
Densidade de microtubos (4H-Si) ≤1 cm⁻² ≤5 cm⁻² ≤15 cm⁻²
Resistividade (4H-Si) ≥1E9 Ω·cm   ≥1E5 Ω·cm
Orientación plana primaria (10-10) ±5,0°
Lonxitude plana primaria 32,5 mm ±2,0 mm
Lonxitude plana secundaria 18,0 mm ±2,0 mm
Orientación plana secundaria Cara de silicona cara arriba: 90° no sentido horario desde o plano principal ±5,0°
Exclusión de bordos   3 milímetros  
LTV/TTV/Deformación de arco ≤3 µm/≤5 µm/≤15 µm/≤30 µm   ≤10 µm/≤15 µm/≤25 µm/≤40 µm
Rugosidade (cara C) Polaco Ra ≤1 nm  
Rugosidade (cara de Si) CMP Ra ≤0,2 nm Ra ≤0,5 nm
Gretas nos bordos por luz de alta intensidade Ningún   Lonxitude acumulada ≤10 mm; lonxitude única ≤2 mm
Placas hexagonais por luz de alta intensidade Área acumulada ≤0,05% Área acumulada ≤0,05% Área acumulada ≤0,1%
Áreas politípicas por luz de alta intensidade Ningún   Área acumulada ≤3%
Inclusións visuais de carbono Área acumulada ≤0,05%   Área acumulada ≤3%
Rasgaduras na superficie de silicio por luz de alta intensidade Ningún   Lonxitude acumulada ≤1 diámetro da oblea
Chips de bordo por luz de alta intensidade Non se permite ningún ancho e fondo ≥0,2 mm   5 permitidos, ≤1 mm cada un
Contaminación da superficie de silicio por luz de alta intensidade Ningún   Ningún
Luxación do parafuso de rosca ≤500 cm⁻² N/D  
Envasado   Casete de varias obleas ou recipiente dunha soa oblea  

Aplicación das obleas de SiC

 

  • Módulos de alimentación de obleas de SiC para inversores de vehículos eléctricos
    Os MOSFET e díodos baseados en obleas de SiC construídos sobre substratos de obleas de SiC de alta calidade ofrecen perdas de conmutación ultrabaixas. Ao aproveitar a tecnoloxía de obleas de SiC, estes módulos de potencia funcionan a tensións e temperaturas máis altas, o que permite inversores de tracción máis eficientes. A integración de matrices de obleas de SiC nas etapas de potencia reduce os requisitos de refrixeración e o tamaño, mostrando todo o potencial da innovación das obleas de SiC.

  • Dispositivos de RF e 5G de alta frecuencia en oblea de SiC
    Os amplificadores e interruptores de RF fabricados en plataformas de obleas de SiC semiillantes presentan unha condutividade térmica e unha tensión de ruptura superiores. O substrato da oblea de SiC minimiza as perdas dieléctricas a frecuencias de GHz, mentres que a resistencia do material da oblea de SiC permite un funcionamento estable en condicións de alta potencia e alta temperatura, o que converte a oblea de SiC no substrato elixido para as estacións base e os sistemas de radar 5G de próxima xeración.

  • Substratos optoelectrónicos e LED de oblea de SiC
    Os LED azuis e UV cultivados en substratos de obleas de SiC benefícianse dunha excelente adaptación de rede e disipación da calor. O uso dunha oblea de SiC de cara C pulida garante capas epitaxiais uniformes, mentres que a dureza inherente da oblea de SiC permite un adelgazamento fino da oblea e un empaquetado fiable do dispositivo. Isto converte a oblea de SiC na plataforma de referencia para aplicacións LED de alta potencia e longa vida útil.

Preguntas e respostas sobre obleas de SiC

1. P: Como se fabrican as obleas de SiC?


A:

Obleas de SiC fabricadasPasos detallados

  1. Obleas de SiCPreparación de materias primas

    • Usar po de SiC de grao ≥5N (impurezas ≤1 ppm).
    • Peneirar e precocer para eliminar os compostos residuais de carbono ou nitróxeno.

  1. SiCPreparación de cristais de sementes

    • Colle un anaco de monocristal 4H-SiC e córtao segundo a orientación 〈0001〉 ata aproximadamente 10 × 10 mm².

    • Pulido de precisión a Ra ≤0,1 nm e marcar a orientación do cristal.

  2. SiCCrecemento PVT (Transporte físico de vapor)

    • Cargar o crisol de grafito: a parte inferior con po de SiC, a parte superior con cristal de sementes.

    • Evacuar a 10⁻³–10⁻⁵ Torr ou rechear con helio de alta pureza a 1 atm.

    • Quentar a zona fonte a 2100–2300 ℃, manter a zona de sementes a 100–150 ℃ máis fría.

    • Controlar a taxa de crecemento a 1–5 mm/h para equilibrar a calidade e o rendemento.

  3. SiCrecocido de lingotes

    • Recocer o lingote de SiC tal como creceu a 1600–1800 ℃ durante 4–8 horas.

    • Obxectivo: aliviar as tensións térmicas e reducir a densidade de dislocacións.

  4. SiCCorte de obleas

    • Usa unha serra de fío diamantado para cortar o lingote en obleas de 0,5 a 1 mm de grosor.

    • Minimizar a vibración e a forza lateral para evitar microfissuras.

  5. SiCObleaEsmerilado e pulido

    • Moenda grosapara eliminar os danos por serraxe (rugosidade ~10–30 µm).

    • Moenda finapara conseguir unha planitude ≤5 µm.

    • Pulido químico-mecánico (CMP)para alcanzar un acabado tipo espello (Ra ≤0,2 nm).

  6. SiCObleaLimpeza e inspección

    • limpeza ultrasónicaen solución de Piranha (H₂SO₄:H₂O₂), auga DI, despois IPA.

    • espectroscopia XRD/Ramanpara confirmar o politipo (4H, 6H, 3C).

    • Interferometríapara medir a planitude (<5 µm) e a deformación (<20 µm).

    • Sonda de catro puntospara probar a resistividade (por exemplo, HPSI ≥10⁹ Ω·cm).

    • Inspección de defectosbaixo microscopio de luz polarizada e probador de arañazos.

  7. SiCObleaClasificación e ordenación

    • Clasificar as obleas por politipo e tipo eléctrico:

      • 4H-SiC tipo N (4H-N): concentración do portador 10¹⁶–10¹⁸ cm⁻³

      • Semi illante de alta pureza 4H-SiC (4H-HPSI): resistividade ≥10⁹ Ω·cm

      • 6H-SiC tipo N (6H-N)

      • Outros: 3C-SiC, tipo P, etc.

  8. SiCObleaEmbalaxe e envío

    • Colocar en caixas de obleas limpas e libres de po.

    • Etiquetar cada caixa co diámetro, grosor, politipo, grao de resistividade e número de lote.

      Obleas de SiC

2. P: Cales son as principais vantaxes das obleas de SiC sobre as obleas de silicio?


R: En comparación coas obleas de silicio, as obleas de SiC permiten:

  • Funcionamento a maior tensión(>1.200 V) con menor resistencia de activación.

  • Maior estabilidade de temperatura(>300 °C) e unha mellor xestión térmica.

  • Velocidades de conmutación máis rápidascon menores perdas de conmutación, reducindo a refrixeración a nivel de sistema e o tamaño nos convertidores de potencia.

4. P: Que defectos comúns afectan ao rendemento e ao rendemento das obleas de SiC?


R: Os defectos principais nas obleas de SiC inclúen microtubos, dislocacións do plano basal (BPD) e rabuñaduras superficiais. Os microtubos poden causar fallos catastróficos nos dispositivos; os BPD aumentan a resistencia ao paso do tempo; e as rabuñaduras superficiais provocan a rotura da oblea ou un crecemento epitaxial deficiente. Polo tanto, unha inspección rigorosa e a mitigación de defectos son esenciais para maximizar o rendemento da oblea de SiC.

Data de publicación: 30 de xuño de 2025
Prema Intro para buscar ou ESC para pechar