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蓝宝石衬底与碳化硅衬底的对比分析


  • 时间:2025-11-03
  • 阅读量:4

  • 蓝宝石衬底与碳化硅衬底的对比分析
    • 总结

    蓝宝石衬底和碳化硅衬底是半导体工业邻域中重要的基础衬底材料,各有优势。蓝宝石衬底成本较低,技术成熟在LED照明领域占主导地位,碳化硅衬底具备高导热、耐高压特性等优异特性,在新能源汽车、5G射频器件等领域应用广泛。


    信息介绍

    对比分析

    选择建议


    蓝宝石衬底与碳化硅衬底的信息介绍

    在半导体工业邻域,衬底材料是制造器件和集成电路的基础,其性能影响产品质量、性能与成本。常见的衬底材料有蓝宝石和碳化硅。

    蓝宝石衬底

    蓝宝石衬底主要成分是氧化铝(Al₂O₃)单晶,莫氏硬度9,抗刮擦磨损,高温高压下结构稳定。紫外至红外波段透光率超 85%,室温热导率 35 - 42W/m・K,低热膨胀系数,与氮化镓晶格失配率约13.8%~6%,可用缓冲层技术降低外延缺陷密度。

    蓝色石衬底的优势与局限

    优势

    局限

    成本低,制备工艺完善

    光学性能好,紫外至红外波段高透光率

    化学性质稳定,耐高温酸碱腐蚀

    机械性能优异,抗刮擦磨损

    导电性差,无法制作垂直结构器件

    热导率较低,高功率应用散热受限

    晶格匹配度有待提高,外延层缺陷密度较高

    加工难度大,切割抛光成本高。


    蓝宝石衬底与碳化硅衬底.webp

    碳化硅衬底

    碳化硅衬底是碳和硅组成的化合物半导体单晶材料,适合高频高功率应用。禁带宽度大、高击穿电场强度、高饱和电子漂移速率,热导率 350 - 490W/m・K,散热能力强。

    碳化硅衬底的优势与局限

    优势

    局限

    高导热性,避免芯片过热

    高耐压性,提高耐压容量等工作参数

    高频性能好,适合高频领域

    耐高温,极限工作温度可达 600℃以上

    成本高昂,长晶速度慢

    条件苛刻,切割研磨损耗大

    加工难度大,材料坚硬易碎

    产能有限,供需矛盾突出


    蓝宝石衬底与碳化硅衬底的深度对比

    导电性

    热导率

    晶格失配率

    制备成本

    蓝宝石是绝缘体,无法制作垂直结构器件

    蓝宝石热导率相对低,不利于大功率器件散热

    蓝宝石与氮化镓晶格失配率大,热膨胀系数差异大,外延层缺陷多

    蓝宝石制备技术成熟,成本低

    碳化硅具有导电性,可制作垂直结构器件

    碳化硅热导率高,大功率器件散热优势突出

    碳化硅与氮化镓晶格失配度小,热膨胀系数接近,外延层质量高

    碳化硅制备难度高,成本高


    蓝宝石衬底与碳化硅衬底的选择建议

    LED 照明领域

    蓝宝石衬底占主导,成本低、技术成熟,PSS 技术提升发光效率,但大功率时热导率问题需解决。

    功率电子领域

    碳化硅衬底优势显著,是新能源汽车等应用理想选择,但成本高。

    射频器件领域

    碳化硅衬底应用随 5G 和雷达技术发展增长,前进广阔。

    光电子领域

    追求成本控制选蓝宝石衬底,追求极致性能、高功率高频率领域选碳化硅衬底。

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