Umfassender Überblick über 10×10 mm Siliziumkarbid (SiC)-Substrat-Chips

Der 10×10 mm Siliziumkarbid (SiC)-Substrat-Chip ist ein fortschrittliches einkristallines Halbleiterbasismaterial, das entwickelt wurde, um die anspruchsvollen Anforderungen moderner Leistungselektronik und optoelektronischer Geräte zu erfüllen. Bekannt für seine außergewöhnliche Wärmeableitungsfähigkeit, die große elektronische Bandlücke und die hervorragende chemische Beständigkeit, ermöglicht das SiC-Substrat den zuverlässigen Betrieb von Komponenten unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen, hohen Spannungen und Umgebungen mit hoher Schaltfrequenz. Diese quadratischen SiC-Chips, präzise auf 10×10 mm zugeschnitten, werden häufig in Forschungs- und Entwicklungslaboren, der Prototypenentwicklung und der Herstellung spezialisierter Geräte eingesetzt.

Herstellungsprozess von Siliziumkarbid (SiC)-Substrat-Chips

Die Herstellung von Siliziumkarbid (SiC)-Substraten verwendet typischerweise Physical Vapor Transport (PVT) oder Sublimationskristallwachstum Technologien:

1. Rohmaterialvorbereitung: Ultrareine SiC-Pulver werden in einen hochdichten Graphittiegel gegeben.

2. Kristallwachstum: Unter einer streng kontrollierten Atmosphäre und Temperaturen von über 2.000°C sublimiert das Material und rekondensiert auf einem Impfkristall, wodurch ein großer einkristalliner SiC-Boule mit minimierten Defekten entsteht.

3. Ingot-Schneiden: Diamantdrahtsägen schneiden den Bulk-Ingot in dünne Wafer oder kleine Chips.

4. Läppen & Schleifen: Die Oberflächenplanarisierung eliminiert Schnittmarken und gewährleistet eine gleichmäßige Dicke.

5. Chemisch-mechanisches Polieren (CMP): Erzeugt eine spiegelglatte Oberfläche, die für die Abscheidung von Epitaxieschichten geeignet ist.

6. Optionales Dotieren: Einführung von Stickstoff (n-Typ) oder Aluminium/Bor (p-Typ) zur Anpassung der elektrischen Eigenschaften.

7. Qualitätssicherung: Strenge Überprüfungen auf Ebenheit, Defektdichte und Gleichmäßigkeit der Dicke gewährleisten die Einhaltung der Halbleiterstandards.

Materialeigenschaften von Siliziumkarbid (SiC)

Siliziumkarbid-Substrate werden hauptsächlich in 4H-SiC und 6H-SiC Kristallstrukturen hergestellt:

• 4H-SiC: Zeigt eine höhere Elektronenmobilität und überlegene Leistung für Hochspannungsleistungselektronik wie MOSFETs und Schottky-Barrier-Dioden.

• 6H-SiC: Bietet Eigenschaften, die für HF- und Mikrowellenanwendungen zugeschnitten sind.

Wichtige physikalische Vorteile sind:

• Große Bandlücke: ~3,2–3,3 eV, was eine hohe Durchbruchspannung und Effizienz in Leistungsschaltgeräten gewährleistet.

• Wärmeleitfähigkeit: 3,0–4,9 W/cm·K, was eine ausgezeichnete Wärmeableitung ermöglicht.

• Mechanische Festigkeit: Härte von ~9,2 Mohs, die Beständigkeit gegen mechanischen Verschleiß während der Verarbeitung bietet.

Anwendungen von 10×10 mm Siliziumkarbid-Substrat-Chips

• Leistungselektronik: Kernmaterial für hocheffiziente MOSFETs, IGBTs und Schottky-Dioden in Elektrofahrzeugantrieben, Energiespeichern und Konvertern für erneuerbare Energien.

• Hochfrequenz- und HF-Geräte: Unverzichtbar für Radarsysteme, Satellitenkommunikation und 5G-Basisstationen.

• Optoelektronik: Geeignet für UV-LEDs, Laserdioden und Fotodetektoren aufgrund überlegener UV-Transparenz.

• Luft- und Raumfahrt & Verteidigung: Ermöglicht den Betrieb von Elektronik unter strahlungsintensiven und Hochtemperaturbedingungen.

• Akademische und industrielle Forschung: Perfekt für die Charakterisierung neuer Materialien, Prototypengeräte und die Prozessentwicklung.

Technische Daten

FAQ – Siliziumkarbid (SiC)-Substrat-Chips

F1: Warum SiC-Substrate gegenüber traditionellem Silizium wählen?
SiC bietet eine höhere Durchschlagsfestigkeit, überlegene thermische Leistung und deutlich geringere Schaltverluste, wodurch Geräte eine höhere Effizienz und Zuverlässigkeit erreichen können als solche, die auf Silizium basieren.

F2: Können diese Substrate mit Epitaxieschichten versehen werden?
Ja, Epi-ready- und kundenspezifische Epitaxieoptionen sind für Hochleistungs-, HF- oder optoelektronische Geräteanforderungen verfügbar.

F3: Bieten Sie kundenspezifische Abmessungen oder Dotierungen an?
Absolut. Kundenspezifische Größen, Dotierungsprofile und Oberflächenbehandlungen sind verfügbar, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

F4: Wie verhalten sich SiC-Substrate unter extremen Betriebsbedingungen?
Sie behalten ihre strukturelle Integrität und elektrische Stabilität bei Temperaturen von über 600 °C und in strahlungsgefährdeten Umgebungen bei, was sie in der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung und in Hochleistungsindustriebereichen unverzichtbar macht.