第二章 碳化硅衬底分类：导电型与半绝缘型

各位同学，咱们今天聊聊碳化硅衬底的分类。说实话，这个问题我当年刚入行时也迷糊过一阵子。导电型和半绝缘型，听起来就是电阻率高低的问题，对吧？但实际做起来，差别可大了去了。

2.1 导电型衬底 vs 半绝缘型衬底

先讲最核心的区别——电阻率。

导电型衬底，电阻率通常在 0.015~0.025 Ω·cm 这个范围。说白了，它就是个良导体。我习惯叫它「低阻衬底」。这种衬底主要用来做功率器件，比如 MOSFET、肖特基二极管。为什么？因为电流要垂直流过衬底，电阻高了发热受不了。

半绝缘型衬底，电阻率一般在 1×10⁵ Ω·cm 以上，高的能做到 1×10¹¹ Ω·cm。你想想看，这差了十几个数量级。这种衬底主要用在射频器件和微波通信领域。我做过一个 5G 基站用的 GaN HEMT 项目，衬底必须是半绝缘的，否则信号串扰会让你怀疑人生。

2.2 不同晶型的特点：4H-SiC 与 6H-SiC

碳化硅这材料有意思，它有 200 多种晶型。但工业上常用的就两种：4H-SiC 和 6H-SiC。为什么？因为这两种能长出大尺寸单晶。

4H-SiC 是目前的主流。它的电子迁移率更高，各向异性更小。我做过对比测试，4H-SiC 的沟道迁移率比 6H-SiC 高出约 20%。所以现在 90% 以上的功率器件都选 4H-SiC。

6H-SiC 呢？它也有自己的地盘。6H-SiC 的晶体质量更容易控制，缺陷密度可以做得更低。我记得有个客户专门指定要 6H-SiC 衬底做 LED 器件，因为它的光透过率更好。

两种晶型的对比，我整理了一张表：

特性	4H-SiC	6H-SiC
禁带宽度	3.26 eV	3.02 eV
电子迁移率	~900 cm²/V·s	~400 cm²/V·s
各向异性	较小	较大
主流应用	功率器件、射频	LED、衬底外延
缺陷控制难度	中等	较低

2.3 衬底规格与标准

说到规格，这可能是大家最头疼的部分。市面上的衬底规格五花八门，但核心参数就那么几个。

直径：目前主流是 6 英寸（150 mm），4 英寸（100 mm）还在用但逐渐淘汰。8 英寸（200 mm）已经量产了，但我个人觉得良率还有提升空间。我去年参观过一家厂，8 英寸的翘曲度控制得还不太理想。

厚度：标准厚度是 350 μm 和 500 μm。薄片散热好，但容易碎。厚片强度高，但热阻大。怎么选？看你工艺需求。我做功率器件时习惯用 350 μm，做射频时用 500 μm。

晶向：4H-SiC 主流是 4° 偏角（off-axis），6H-SiC 常用 3.5° 或 8°。偏角的作用是让外延层能复制衬底的晶型。这个角度差一点，外延质量就差很多。

2.4 知识体系框架

下面这张图是我自己画的，把本章的核心逻辑串起来了。你一看就明白：

这张图把导电型/半绝缘型、4H/6H、规格标准串在了一起。你顺着箭头看，从中心往外扩散，每个分支对应一类知识点。我个人觉得，搞懂这张图，本章的内容就掌握了七七八八。

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好了，第二章就讲到这里。导电型和半绝缘型的区别，说白了就是电阻率的差异，但背后牵扯到掺杂、应用、工艺选择。4H 和 6H 的选择，更多看你的器件需求。规格标准这块，记住直径、厚度、翘曲度三个核心参数就够了。