3-Zoll-Siliziumkarbid-Wafer (hochrein, undotiert) auf halbisolierenden SiC-Substraten (HPSl)

Kurzbeschreibung:

Der 3-Zoll-Wafer aus hochreinem, halbisolierendem Siliziumkarbid (HPSI-SiC) ist ein Premium-Substrat, optimiert für Hochleistungs-, Hochfrequenz- und optoelektronische Anwendungen. Hergestellt aus undotiertem, hochreinem 4H-SiC-Material, zeichnen sich diese Wafer durch exzellente Wärmeleitfähigkeit, eine große Bandlücke und hervorragende halbisolierende Eigenschaften aus und sind daher unverzichtbar für die Entwicklung fortschrittlicher Bauelemente. Dank ihrer überlegenen Strukturintegrität und Oberflächenqualität bilden HPSI-SiC-Substrate die Grundlage für Technologien der nächsten Generation in der Leistungselektronik, Telekommunikation und Luft- und Raumfahrt und fördern Innovationen in verschiedensten Bereichen.

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Merkmale

Eigenschaften

1. Physikalische und strukturelle Eigenschaften
●Materialart: Hochreines (undotiertes) Siliciumcarbid (SiC)
●Durchmesser: 3 Zoll (76,2 mm)
●Dicke: 0,33-0,5 mm, anpassbar je nach Anwendungsanforderungen.
●Kristallstruktur: 4H-SiC-Polytyp mit hexagonalem Gitter, bekannt für hohe Elektronenmobilität und thermische Stabilität.
●Orientierung:
oStandard: [0001] (C-Ebene), geeignet für ein breites Anwendungsgebiet.
oOptional: Off-Axis (4° oder 8° Neigung) für verbessertes epitaktisches Wachstum von Geräteschichten.
●Ebenheit: Gesamtdickenabweichung (TTV) ●Oberflächenqualität:
oPoliert für oGeringe Defektdichte (<10/cm² Mikroröhrchendichte). 2. Elektrische Eigenschaften ●Spezifischer Widerstand: >10⁹⁹⁹ Ω·cm, erhalten durch den Verzicht auf gezielte Dotierstoffe.
●Dielektrische Festigkeit: Hohe Spannungsfestigkeit bei minimalen dielektrischen Verlusten, ideal für Hochleistungsanwendungen.
●Wärmeleitfähigkeit: 3,5-4,9 W/cm·K, ermöglicht eine effektive Wärmeableitung in Hochleistungsgeräten.

3. Thermische und mechanische Eigenschaften
●Große Bandlücke: 3,26 eV, ermöglicht den Betrieb unter Hochspannung, hoher Temperatur und hoher Strahlung.
●Härte: Mohs-Skala 9, was Robustheit gegen mechanischen Verschleiß während der Verarbeitung gewährleistet.
●Wärmeausdehnungskoeffizient: 4,2×10−6/K4,2 \times 10^{-6}/\text{K}4,2×10−6/K, wodurch die Dimensionsstabilität bei Temperaturschwankungen gewährleistet wird.

Parameter	Produktionsqualität	Forschungsqualität	Dummy-Note	Einheit
Grad	Produktionsqualität	Forschungsqualität	Dummy-Note
Durchmesser	76,2 ± 0,5	76,2 ± 0,5	76,2 ± 0,5	mm
Dicke	500 ± 25	500 ± 25	500 ± 25	µm
Wafer-Ausrichtung	Auf der Achse: <0001> ± 0,5°	Auf der Achse: <0001> ± 2,0°	Auf der Achse: <0001> ± 2,0°	Grad
Mikrorohrdichte (MPD)	≤ 1	≤ 5	≤ 10	cm−2^-2−2
Elektrischer Widerstand	≥ 1E10	≥ 1E5	≥ 1E5	Ω·cm
Dopant	Undotiert	Undotiert	Undotiert
Primäre flache Ausrichtung	{1-100} ± 5,0°	{1-100} ± 5,0°	{1-100} ± 5,0°	Grad
Primäre Flachlänge	32,5 ± 3,0	32,5 ± 3,0	32,5 ± 3,0	mm
Sekundäre Flachlänge	18,0 ± 2,0	18,0 ± 2,0	18,0 ± 2,0	mm
Sekundäre flache Ausrichtung	90° im Uhrzeigersinn von der primären Ebene ± 5,0°	90° im Uhrzeigersinn von der primären Ebene ± 5,0°	90° im Uhrzeigersinn von der primären Ebene ± 5,0°	Grad
Kantenausschluss	3	3	3	mm
LTV/TTV/Bogen/Warp	3 / 10 / ±30 / 40	3 / 10 / ±30 / 40	5 / 15 / ±40 / 45	µm
Oberflächenrauheit	Si-Seite: CMP, C-Seite: Poliert	Si-Seite: CMP, C-Seite: Poliert	Si-Seite: CMP, C-Seite: Poliert
Risse (Hochintensives Licht)	Keiner	Keiner	Keiner
Sechseckige Platten (Hochleistungslicht)	Keiner	Keiner	Kumulierte Fläche 10%	%
Polytypbereiche (Hochintensives Licht)	Kumulative Fläche 5%	Kumulierte Fläche 20%	Kumulierte Fläche 30%	%
Kratzer (Hochintensives Licht)	≤ 5 Kratzer, Gesamtlänge ≤ 150	≤ 10 Kratzer, Gesamtlänge ≤ 200	≤ 10 Kratzer, Gesamtlänge ≤ 200	mm
Kantenabsplitterung	Keine ≥ 0,5 mm Breite/Tiefe	2 zulässige Breite/Tiefe ≤ 1 mm	5 zulässige ≤ 5 mm Breite/Tiefe	mm
Oberflächenverunreinigung	Keiner	Keiner	Keiner

Anwendungen

1. Leistungselektronik
Die große Bandlücke und die hohe Wärmeleitfähigkeit von HPSI-SiC-Substraten machen sie ideal für Leistungshalbleiter, die unter extremen Bedingungen arbeiten, wie zum Beispiel:
●Hochspannungsbauelemente: Dazu gehören MOSFETs, IGBTs und Schottky-Barrieredioden (SBDs) für eine effiziente Leistungsumwandlung.
●Erneuerbare Energiesysteme: Zum Beispiel Solarwechselrichter und Windkraftanlagensteuerungen.
●Elektrofahrzeuge (EVs): Werden in Wechselrichtern, Ladegeräten und Antriebssystemen eingesetzt, um die Effizienz zu verbessern und die Größe zu reduzieren.

2. HF- und Mikrowellenanwendungen
Der hohe spezifische Widerstand und die geringen dielektrischen Verluste von HPSI-Wafern sind essenziell für Hochfrequenz- (HF-) und Mikrowellensysteme, einschließlich:
●Telekommunikationsinfrastruktur: Basisstationen für 5G-Netze und Satellitenkommunikation.
●Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung: Radarsysteme, Phased-Array-Antennen und Avionikkomponenten.

3. Optoelektronik
Die Transparenz und die große Bandlücke von 4H-SiC ermöglichen dessen Einsatz in optoelektronischen Bauelementen, wie zum Beispiel:
●UV-Photodetektoren: Für Umweltüberwachung und medizinische Diagnostik.
● Hochleistungs-LEDs: Zur Unterstützung von Festkörperbeleuchtungssystemen.
●Laserdioden: Für industrielle und medizinische Anwendungen.

4. Forschung und Entwicklung
HPSI-SiC-Substrate werden in akademischen und industriellen F&E-Laboren häufig zur Erforschung fortgeschrittener Materialeigenschaften und zur Geräteherstellung eingesetzt, unter anderem:
●Epitaxieschichtwachstum: Untersuchungen zur Defektreduzierung und Schichtoptimierung.
●Untersuchungen zur Ladungsträgermobilität: Untersuchung des Elektronen- und Lochtransportes in hochreinen Materialien.
●Prototyping: Erste Entwicklung neuartiger Geräte und Schaltungen.

Vorteile

Überragende Qualität:
Hohe Reinheit und geringe Defektdichte bieten eine zuverlässige Plattform für anspruchsvolle Anwendungen.

Thermische Stabilität:
Die hervorragenden Wärmeableitungseigenschaften ermöglichen einen effizienten Betrieb der Geräte auch unter hohen Leistungs- und Temperaturbedingungen.

Breite Kompatibilität:
Die verfügbaren Ausrichtungen und kundenspezifischen Dickenoptionen gewährleisten die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Geräteanforderungen.

Haltbarkeit:
Außergewöhnliche Härte und strukturelle Stabilität minimieren Verschleiß und Verformung während der Bearbeitung und des Betriebs.

Vielseitigkeit:
Geeignet für eine breite Palette von Branchen, von erneuerbaren Energien über Luft- und Raumfahrt bis hin zur Telekommunikation.

Abschluss

Der 3-Zoll-Wafer aus hochreinem, halbisolierendem Siliziumkarbid (HPSI) repräsentiert die Spitze der Substrattechnologie für Hochleistungs-, Hochfrequenz- und optoelektronische Bauelemente. Seine Kombination aus exzellenten thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften gewährleistet zuverlässige Leistung auch unter anspruchsvollen Bedingungen. Von Leistungselektronik und HF-Systemen bis hin zu Optoelektronik und fortschrittlicher Forschung und Entwicklung bilden diese HPSI-Substrate die Grundlage für die Innovationen von morgen.
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