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。
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。 |
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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