Siliziumkarbid-Wafer

Siliciumcarbid-Wafer werden als Substrate für leistungselektronische Bauteile wie Dioden und MOSFETs verwendet und zeichnen sich durch hohe Härte, Hitze- und Spannungsstabilität sowie Unempfindlichkeit gegenüber Oxidation aus. Erhältlich in Größen von 100 mm und 150 mm Durchmesser.

Diese Substrate bieten auch Schutz vor Wärmeschocks, die durch plötzliche Temperaturschwankungen verursacht werden, und eignen sich aufgrund ihres geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten für kleine Geräte und die Unterbringung mehrerer Transistoren auf einem Chip.

Hochleistungs-Halbleiter

Siliziumkarbid ist ein unglaublich flexibles Halbleitermaterial, das sich perfekt für alle Arten von Anwendungen in der Leistungselektronik eignet. Dank seiner großen Bandlücke und seines hohen elektrischen Durchbruchsfeldes bietet Siliziumkarbid bei richtigem Einsatz erhebliche Effizienzgewinne.

Siliziumkarbid (SiC)-Wafer sind wesentliche Komponenten für effiziente leistungselektronische Geräte und bieten eine unvergleichliche Haltbarkeit bei hohen Temperaturen und unter extremen Umweltbedingungen. Ihre überragende Wärmeleitfähigkeit ermöglicht auch die Ableitung von Wärme während des Betriebs, was SiC zu einem hervorragenden Kandidaten für anspruchsvolle Leistungsanwendungen macht.

Siliziumkarbidsubstrate bieten viele Vorteile gegenüber üblicherweise verwendeten Materialien wie Silizium und Saphir, darunter ihre Härte. Darüber hinaus reagieren diese nicht reaktiven Substrate bei hohen Temperaturen nicht mit Säuren, Laugen oder geschmolzenen Salzen und zeichnen sich durch niedrige Wärmeausdehnungsraten und Temperaturwechselbeständigkeit aus, was zu ihrer Zähigkeit beiträgt.

Die Qualität von SiC-Wafern kann anhand von Faktoren wie Kristallorientierung, Oberflächenrauhigkeit, Defektdichte und Wafergröße gemessen werden. Die genaue Bewertung dieser Elemente mit fortschrittlichen Charakterisierungsmethoden wie Röntgentopografie und Photolumineszenz-Mapping ermöglicht es den Herstellern, die Leistung zu überwachen und gleichzeitig die Industriestandards einzuhalten.

Breite Bandlücke

Halbleiter mit breiter Bandlücke sind für künftige Generationen elektronischer Hochleistungsgeräte unverzichtbar. Ihre außergewöhnlichen Eigenschaften - einschließlich großer Energielücken, hoher elektrischer Durchbruchsfelder und hervorragender Wärmeleitfähigkeiten - machen sie zu einer fantastischen Wahl für Leistungselektronik und Hochfrequenzanwendungen (HF).

Die Bandlücke eines Materials ist eine Energiebarriere zwischen Valenz- und Leitungsband und gibt an, ob das Material elektronische Signale und elektrische Energie verstärken oder umschalten kann oder nicht.

Siliziumkarbid ist das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial mit breiter Bandlücke. Es findet breite Anwendung in Hochfrequenzanwendungen und Hochgeschwindigkeitstransistoren, die bei höheren Spannungen und Temperaturen arbeiten, sowie in Energieumwandlungssystemen, die integraler Bestandteil von erneuerbaren Energien und Netzinfrastruktursystemen sind.

Die große Bandlücke von SiC ermöglicht es diesen Halbleitern, bei höheren Spannungen mit geringeren Verlusten zu arbeiten, was bedeutet, dass bei der Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit und der Frequenzerhöhung von Kommunikationssystemen weniger Energie verloren geht. Dies macht SiC zu einer der vielversprechendsten Technologien für zukünftige Elektronik, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit.

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Siliciumcarbid wird in großem Umfang für die Herstellung von elektronischen Geräten für verschiedene Anwendungen verwendet. Dieses Material zeichnet sich durch hohe Leitfähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit aus - Eigenschaften, die es für Geräte, die bei hohen Temperaturen oder Spannungen arbeiten, besonders geeignet machen.

Langlebigkeit und chemische Inertheit machen das Material ideal. Es reagiert nicht mit Säuren oder Laugen und kann Temperaturen bis zu 2700 Grad Celsius standhalten, ohne zu schmelzen. Dank seiner Energiebandlücke ist es außerdem resistent gegen elektromagnetische Störungen und Strahlung.

Siliziumkarbid (SiC)-Wafer sind wesentliche Bestandteile moderner elektronischer Geräte. Sie werden aus Einkristallblöcken aus hochreinem Saphir, Germanium oder Silizium hergestellt, die dann mit Präzisionssägen zu Wafern für die Herstellung geschnitten werden - 4H-SiC- und 6H-SiC-Wafer sind aufgrund ihrer höheren Elektronenbeweglichkeit und breiteren Bandlücke besonders beliebt - und finden unter anderem in der Kurzwellenoptik, bei Hochtemperatur-Halbleitern und in der Leistungselektronik Anwendung.

Niedriger ON-Widerstand

Siliziumkarbid (SiC)-Wafer bilden das Rückgrat der modernen Leistungshalbleitertechnologie und sind für Anwendungen in den Bereichen erneuerbare Energien, Elektrofahrzeuge und Luft- und Raumfahrt unerlässlich. Leider ist die Herstellung von SiC-Wafern ein intensiver und komplexer Prozess.

Siliziumkarbid unterscheidet sich von Silizium durch eine breitere Bandlücke, was bedeutet, dass es für Elektronen schwieriger ist, vom Valenzband zum Leitungsband zu gelangen und umgekehrt. Aufgrund dieses Unterschieds können Siliziumkarbid-Substrate höheren elektrischen Feldern standhalten.

Siliziumkarbid-Wafer bieten einen geringen ON-Widerstand und sind hart genug, um selbst den rauesten Umgebungen standzuhalten. Dadurch eignen sie sich perfekt für Hochtemperaturanwendungen wie Wechselrichter für Elektrofahrzeuge und Industrieanlagen.

Hersteller, die SiC-Wafer mit Polierschlämmen auf chemischer Basis und mit Filz oder Polyurethan imprägnierten Polierpads herstellen, verwenden chemische Polierschlämme mit Polyurethan imprägnierten Polierpads, um Schäden an den Oxidschichten auf den Substratoberflächen zu entfernen, und tragen dann nach dem Polieren einen Schutzfilm aus Polyurethan oder Siliziumnitrid auf, um eine glatte Substratoberfläche zu erzeugen und vor weiteren Schäden während der Verarbeitungsschritte zu schützen. Sie können bis zu zehn 150-mm-Wafer mit Einzelwafer-Batch-Tools herstellen, aber die Produktionskapazitäten auf dem Markt sind begrenzt.

Hohe Härte

Wafer aus Siliziumkarbid (SiC) sind für viele der Technologien, auf die wir heute angewiesen sind, von der Leistungselektronik bis hin zu 5G-Netzwerken, unverzichtbar. SiC wird verschiedene Halbleiteranwendungen verändern.

SiC ist ein Verbindungshalbleiter, der aus Silizium- und Kohlenstoffatomen besteht, die in einer innovativen Kristallstruktur, der so genannten tetraedrischen Bindungskonfiguration, miteinander verbunden sind, was zu verschiedenen einzigartigen physikalischen Eigenschaften führt. Es wurde erstmals 1893 als industrielles Schleifmittel kommerziell hergestellt und wird seitdem in zahlreichen Halbleiteranwendungen eingesetzt, darunter Schottky-Dioden (sowohl Schottky-Dioden mit Sperrschicht als auch Schottky-Dioden mit Sperrschicht), Schalter und Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Siliziumwafern bietet Siliziumkarbid eine überlegene Oxidationsbeständigkeit und chemische Inertheit bei gleichzeitig hoher mechanischer Festigkeit - es ist das einzige Halbleitermaterial, das Weltraumbedingungen wie extremen Temperaturen und Strahlungsbelastungen standhält.

Die Herstellung eines hochwertigen SiC-Wafers beginnt mit der Schaffung einer glatten Oberfläche mit geringer Rauheit. Das chemisch-mechanische Polieren (CMP), der letzte Schritt in der Waferproduktion, dient der Vorbereitung des Substrats für das Epitaxiewachstum, wobei die Waferform nur minimal verändert wird.