随着第三代半导体技术的快速发展，碳化硅（SiC）晶圆因其高耐压、高热导率、宽禁带等特性，在功率电子、射频通信和高温传感等领域得到广泛应用。根据电学特性不同，碳化硅晶圆主要分为以下两类：
导电型（N 型）碳化硅晶圆：具备较低的电阻率，适用于制造 MOSFET、肖特基二极管（SBD）、IGBT 等功率器件，是功率电子领域的主流材料。
半绝缘型（HPSI）碳化硅晶圆：具有极高的电阻率（通常 ≥ 1E7 Ω·cm），可在高频、高压和高温环境下实现优异的绝缘性能，主要用于射频器件、微波电路、光电子器件、隔离型基底等。
在众多碳化硅（SiC）晶圆材料中，4H-HPSI 半绝缘型碳化硅因其卓越的材料特性及广泛的半导体应用价值而备受关注。作为第三代半导体材料的专家，晶沐光电将在本文中详细介绍 4H-HPSI 碳化硅的物理特性、技术优势以及关键应用领域。
晶体结构：六方晶系
晶格常数：a = 3.076 Å，c = 10.053 Å
密度：3.21 g/cm³
熔点：2830℃
莫氏硬度：≈ 9.2
介电常数：c轴方向约 9.66
带隙宽度（Band Gap）：3.23 eV
击穿电场强度：3–5×10⁶ V/cm
热导率：a轴 ≈ 4.9 W/cm·K（@298K），c轴 ≈ 3.9 W/cm·K（@298K）
热膨胀系数：4–5×10⁻⁶ /K
折射率（@750nm）：no = 2.61，ne = 2.66
晶圆直径：50.8mm / 100mm / 150mm
厚度：500 μm
晶面取向：On Axis：{0001} ± 0.2°
主参考边方向：平行于 <11-20> ±1°
主参考边长度：16mm / 32.5mm / 47.5mm / 缺口（Notch）
电阻率：≥ 1E7 Ω·cm
正面表面处理：Si 面（CMP 抛光），表面粗糙度 Ra < 0.5nm
背面表面处理：C 面（光学抛光），Ra < 1nm
激光标记：位于背面（C 面）
总厚度变化（TTV）：10–20 μm
弓形度（BOW）：25–60 μm
翘曲度（WARP）：30–80 μm
4H-HPSI 碳化硅因其优异的高温稳定性和高击穿电场能力，被广泛应用于电网开关器件、电动汽车充电系统及工业功率控制设备，极大提升了器件在高温高压环境下的可靠性和效率。
在高频通信应用中，4H-HPSI 型碳化硅常用于制造射频功率放大器、微波天线及相关射频模块，可显著提高系统频率响应和能效表现。
该材料可用于光电二极管、激光二极管等器件的制造，广泛适用于通信系统、激光雷达、医疗诊断设备等高端应用场景，满足高速、高功率的器件性能要求。
由于其优异的热稳定性和电学性能，4H-HPSI 碳化硅在高温传感器（如汽车引擎、工业炉控制）等领域展现出巨大的应用潜力，尤其适用于极端环境下的高可靠性感测需求。
总结
作为第三代半导体材料的代表之一，4H-HPSI 碳化硅晶圆凭借其独特的物理结构、高电阻率、高带隙和强抗辐射性能，已成为多种先进技术领域的关键材料。不论是在高温高压电子器件、高频通信模块，还是在智能传感与光电子应用中，4H-HPSI 碳化硅都为行业创新提供了坚实的材料基础与广阔的发展空间。
