Hochreines, halbisolierendes Siliziumkarbid (SiC)-Substrat für Argongläser

Hochreines, halbisolierendes Siliziumkarbid-Substrat (SiC) für Argongläser – Abbildung

Kurzbeschreibung:

Hochreine, halbisolierende Siliziumkarbid-Substrate (SiC) sind Spezialmaterialien aus Siliziumkarbid, die in der Herstellung von Leistungselektronik, Hochfrequenzbauteilen (HF-Bauteilen) und Hochfrequenz-Hochtemperatur-Halbleiterkomponenten weit verbreitet sind. Siliziumkarbid bietet als Halbleitermaterial mit großer Bandlücke hervorragende elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften und eignet sich daher ideal für Anwendungen in Hochspannungs-, Hochfrequenz- und Hochtemperaturumgebungen.

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Merkmale

Detailliertes Diagramm

Produktübersicht von halbisolierenden SiC-Wafern

Unsere hochreinen, halbisolierenden SiC-Wafer sind für fortschrittliche Leistungselektronik, HF-/Mikrowellenkomponenten und optoelektronische Anwendungen konzipiert. Diese Wafer werden aus hochwertigen 4H- oder 6H-SiC-Einkristallen mittels eines optimierten PVT-Wachstumsverfahrens (Physical Vapor Transport) und anschließender Tiefenausgleichsglühung hergestellt. Das Ergebnis ist ein Wafer mit folgenden herausragenden Eigenschaften:

Ultrahoher spezifischer Widerstand: ≥1×10¹² Ω·cm, wodurch Leckströme in Hochspannungsschaltgeräten effektiv minimiert werden.
Große Bandlücke (~3,2 eV)Gewährleistet hervorragende Leistung in Umgebungen mit hohen Temperaturen, starken Magnetfeldern und intensiver Strahlung.
Außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit: >4,9 W/cm·K, was eine effiziente Wärmeableitung bei Hochleistungsanwendungen ermöglicht.
Überlegene mechanische FestigkeitMit einer Mohs-Härte von 9,0 (nur Diamant hat eine höhere Härte), geringer Wärmeausdehnung und starker chemischer Stabilität.
Atomar glatte Oberfläche: Ra < 0,4 nm und Defektdichte < 1/cm², ideal für MOCVD/HVPE-Epitaxie und Mikro-Nano-Fertigung.

Verfügbare GrößenStandardgrößen sind 50, 75, 100, 150 und 200 mm (2"–8"), Sonderanfertigungen mit Durchmessern bis zu 250 mm sind möglich.
Dickenbereich: 200–1.000 μm, mit einer Toleranz von ±5 μm.

Herstellungsprozess von halbisolierenden SiC-Wafern

Herstellung von hochreinem SiC-Pulver

Ausgangsmaterial: SiC-Pulver der Güteklasse 6N, gereinigt durch mehrstufige Vakuumsublimation und Wärmebehandlungen, wodurch eine geringe Metallverunreinigung (Fe, Cr, Ni < 10 ppb) und minimale polykristalline Einschlüsse gewährleistet werden.

Modifiziertes PVT-Einkristallwachstum

UmfeldNahezu Vakuum (10⁻³–10⁻² Torr).
Temperatur: Graphittiegel, der mit einem kontrollierten Temperaturgradienten von ΔT ≈ 10–20 °C/cm auf ~2.500 °C erhitzt wurde.
Gasströmung & TiegeldesignMaßgeschneiderte Tiegel und poröse Separatoren gewährleisten eine gleichmäßige Dampfverteilung und unterdrücken unerwünschte Keimbildung.
Dynamischer Vorschub und RotationDurch regelmäßiges Nachfüllen von SiC-Pulver und Rotation der Kristallstäbe ergeben sich niedrige Versetzungsdichten (<3.000 cm⁻²) und eine konsistente 4H/6H-Orientierung.

Tiefenkompensationsglühen

Wasserstoffglühen: Durchgeführt in H₂-Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 600 und 1400 °C, um tiefe Fallen zu aktivieren und intrinsische Ladungsträger zu stabilisieren.
N/Al-Kodotierung (optional): Einbau von Al (Akzeptor) und N (Donor) während des Wachstums oder der anschließenden CVD zur Bildung stabiler Donor-Akzeptor-Paare, was zu Widerstandsspitzen führt.

Präzisionsschneiden & mehrstufiges Läppen

Diamantdrahtsägen: Wafer, geschnitten auf eine Dicke von 200–1.000 μm, mit minimaler Beschädigung und einer Toleranz von ±5 μm.
LäppprozessSequenzielle, von grob nach fein abnehmende Diamantschleifmittel entfernen Sägeschäden und bereiten die Scheibe für das Polieren vor.

Chemisch-mechanisches Polieren (CMP)

Poliermedien: Nano-Oxid (SiO₂ oder CeO₂)-Suspension in schwach alkalischer Lösung.
ProzesssteuerungDurch spannungsarmes Polieren wird die Rauheit minimiert, eine RMS-Rauheit von 0,2–0,4 nm erreicht und Mikrokratzer werden eliminiert.

Endreinigung und Verpackung

Ultraschallreinigung: Mehrstufiger Reinigungsprozess (organisches Lösungsmittel, Säure-/Basenbehandlung und Spülung mit deionisiertem Wasser) in einer Reinraumumgebung der Klasse 100.
Versiegelung & Verpackung: Trocknung der Wafer unter Stickstoffspülung, Versiegelung in mit Stickstoff gefüllten Schutzbeuteln und Verpackung in antistatischen, vibrationsdämpfenden Umkartons.

Spezifikationen von halbisolierenden SiC-Wafern

Produktleistung	Note P	Note D
I. Kristallparameter	I. Kristallparameter	I. Kristallparameter
Kristallpolytyp	4H	4H
Brechungsindex a	>2,6 @589nm	>2,6 @589nm
Absorptionsrate a	≤0,5 % bei 450–650 nm	≤1,5 % bei 450–650 nm
MP-Transmissionsgrad a (unbeschichtet)	≥66,5 %	≥66,2 %
Dunst	≤0,3 %	≤1,5 %
Polytyp-Einschluss a	Nicht erlaubt	Kumulative Fläche ≤20%
Mikrorohrdichte a	≤0,5 /cm²	≤2 /cm²
Sechseckiger Hohlraum a	Nicht erlaubt	N / A
Facettenreiche Inklusion a	Nicht erlaubt	N / A
Einbeziehung von Abgeordneten	Nicht erlaubt	N / A
II. Mechanische Parameter	II. Mechanische Parameter	II. Mechanische Parameter
Durchmesser	150,0 mm +0,0 mm / -0,2 mm	150,0 mm +0,0 mm / -0,2 mm
Oberflächenorientierung	{0001} ±0,3°	{0001} ±0,3°
Primäre Flachlänge	Kerbe	Kerbe
Sekundäre Flachlänge	Keine zweite Wohnung	Keine zweite Wohnung
Kerbausrichtung	<1-100> ±2°	<1-100> ±2°
Kerbwinkel	90° +5° / -1°	90° +5° / -1°
Kerbtiefe	1 mm vom Rand +0,25 mm / -0,0 mm	1 mm vom Rand +0,25 mm / -0,0 mm
Oberflächenbehandlung	C-Fläche, Si-Fläche: Chemo-mechanisches Polieren (CMP)	C-Fläche, Si-Fläche: Chemo-mechanisches Polieren (CMP)
Wafer Edge	Abgeschrägt (abgerundet)	Abgeschrägt (abgerundet)
Oberflächenrauheit (AFM) (5 μm x 5 μm)	Si-Fläche, C-Fläche: Ra ≤ 0,2 nm	Si-Fläche, C-Fläche: Ra ≤ 0,2 nm
Dicke a (Tropel)	500,0 μm ± 25,0 μm	500,0 μm ± 25,0 μm
LTV (Tropel) (40 mm x 40 mm) a	≤ 2 μm	≤ 4 μm
Gesamtdickenvariation (TTV) a (Tropel)	≤ 3 μm	≤ 5 μm
Bogen (Absoluter Wert) a (Tropel)	≤ 5 μm	≤ 15 μm
Warp a (Tropel)	≤ 15 μm	≤ 30 μm
III. Oberflächenparameter	III. Oberflächenparameter	III. Oberflächenparameter
Absplitterung/Kerbe	Nicht erlaubt	≤ 2 Stück, jeweils Länge und Breite ≤ 1,0 mm
Scratch a (Si-Fläche, CS8520)	Gesamtlänge ≤ 1 x Durchmesser	Gesamtlänge ≤ 3 x Durchmesser
Partikel a (Si-Seite, CS8520)	≤ 500 Stück	N / A
Riss	Nicht erlaubt	Nicht erlaubt
Kontamination a	Nicht erlaubt	Nicht erlaubt

Wichtigste Anwendungen von halbisolierenden SiC-Wafern

HochleistungselektronikSiC-basierte MOSFETs, Schottky-Dioden und Leistungsmodule für Elektrofahrzeuge (EVs) profitieren von dem niedrigen Einschaltwiderstand und der Hochspannungsfestigkeit von SiC.
HF & MikrowelleDie Hochfrequenzleistung und Strahlungsbeständigkeit von SiC sind ideal für 5G-Basisstationsverstärker, Radarmodule und Satellitenkommunikation.
OptoelektronikUV-LEDs, blaue Laserdioden und Fotodetektoren nutzen atomar glatte SiC-Substrate für ein gleichmäßiges epitaktisches Wachstum.
Erfassung extremer UmgebungenAufgrund seiner Stabilität bei hohen Temperaturen (>600 °C) eignet sich SiC hervorragend für Sensoren in rauen Umgebungen, wie z. B. Gasturbinen und Nukleardetektoren.
Luft- und Raumfahrt & VerteidigungSiC bietet Langlebigkeit für Leistungselektronik in Satelliten, Raketensystemen und Luftfahrtelektronik.
Fortgeschrittene ForschungKundenspezifische Lösungen für Quantencomputing, Mikrooptik und andere spezialisierte Forschungsanwendungen.

Häufig gestellte Fragen

Warum halbisolierendes SiC gegenüber leitfähigem SiC?
Halbisolierendes SiC bietet einen deutlich höheren spezifischen Widerstand, wodurch Leckströme in Hochspannungs- und Hochfrequenzgeräten reduziert werden. Leitfähiges SiC eignet sich besser für Anwendungen, bei denen elektrische Leitfähigkeit erforderlich ist.
Können diese Wafer für das epitaktische Wachstum verwendet werden?
Ja, diese Wafer sind epi-ready und für MOCVD, HVPE oder MBE optimiert, mit Oberflächenbehandlungen und Defektkontrolle, um eine überlegene Qualität der Epitaxieschicht zu gewährleisten.
Wie stellt man die Reinheit der Wafer sicher?
Ein Reinraumverfahren der Klasse 100, eine mehrstufige Ultraschallreinigung und eine stickstoffversiegelte Verpackung gewährleisten, dass die Wafer frei von Verunreinigungen, Rückständen und Mikrokratzern sind.
Wie lange ist die Lieferzeit?
Muster werden in der Regel innerhalb von 7–10 Werktagen versandt, während Produktionsaufträge je nach Wafergröße und kundenspezifischen Merkmalen üblicherweise innerhalb von 4–6 Wochen geliefert werden.
Können Sie Sonderformen liefern?
Ja, wir können kundenspezifische Substrate in verschiedenen Formen herstellen, wie zum Beispiel ebene Fenster, V-Nuten, sphärische Linsen und vieles mehr.

Über uns

XKH ist spezialisiert auf die Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von Spezialglas und neuen Kristallmaterialien. Unsere Produkte finden Anwendung in der Optoelektronik, der Unterhaltungselektronik und im Militärbereich. Wir bieten optische Saphirkomponenten, Objektivabdeckungen für Mobiltelefone, Keramik, LT, Siliziumkarbid (SiC), Quarz und Halbleiterkristallwafer an. Dank unserer Expertise und modernster Ausrüstung zeichnen wir uns durch die Fertigung von Sonderanfertigungen aus und streben die Position eines führenden Hightech-Unternehmens für optoelektronische Materialien an.