Oblea de carburo de silicio

Las obleas de carburo de silicio se utilizan como sustratos en dispositivos electrónicos de potencia, como diodos y MOSFET, ya que ofrecen una dureza superior, estabilidad al calor y a la tensión e irreactividad con respecto a la resistencia a la oxidación. Disponibles en diámetros de 100 mm y 150 mm.

Estos sustratos también protegen del choque térmico provocado por los cambios bruscos de temperatura, y su bajo coeficiente de expansión térmica los hace idóneos para dispositivos pequeños y para empaquetar más transistores en un chip.

Semiconductores de alto rendimiento

El carburo de silicio es un material semiconductor increíblemente flexible, perfecto para aplicaciones de electrónica de potencia de todo tipo. Gracias a su amplio bandgap y a su elevado campo eléctrico de ruptura, el carburo de silicio ofrece importantes mejoras de eficiencia cuando se emplea correctamente.

Las obleas de carburo de silicio (SiC) son componentes esenciales de los dispositivos electrónicos de potencia eficientes, ya que ofrecen una durabilidad sin igual en condiciones ambientales extremas y de alta temperatura. Su conductividad térmica superior también permite disipar el calor durante el funcionamiento, lo que convierte al SiC en un candidato excelente para las aplicaciones de potencia más exigentes.

Los sustratos de carburo de silicio ofrecen muchas ventajas sobre otros materiales más utilizados, como el silicio y el zafiro, entre ellas su dureza. Además, estos sustratos no reactivos no reaccionan con ácidos, álcalis o sales fundidas a alta temperatura, y presentan bajas tasas de expansión térmica y resistencia al choque térmico que contribuyen a su tenacidad.

La calidad de las obleas de SiC puede medirse a través de factores como la orientación del cristal, la rugosidad de la superficie, la densidad de defectos y el tamaño de la oblea. Evaluar con precisión estos elementos mediante métodos de caracterización avanzados como la topografía de rayos X y el mapeo de fotoluminiscencia permite a los fabricantes controlar el rendimiento al tiempo que cumplen las normas del sector.

Banda prohibida ancha

Los semiconductores de banda ancha son esenciales para las futuras generaciones de dispositivos electrónicos de alto rendimiento. Sus excepcionales propiedades, como sus amplios huecos energéticos, sus elevados campos eléctricos de ruptura y sus extraordinarias conductividades térmicas, los convierten en una opción fantástica para la electrónica de potencia y las aplicaciones de radiofrecuencia (RF).

El bandgap de un material es una barrera de energía que separa sus bandas de valencia y conducción, e indica si puede o no amplificar o conmutar señales electrónicas y energía eléctrica.

El carburo de silicio es el material semiconductor de banda ancha más utilizado. Se emplea ampliamente en aplicaciones de radiofrecuencia (RF) y transistores de alta velocidad que funcionan a tensiones y temperaturas más elevadas, así como en sistemas de conversión de energía que forman parte integrante de sistemas de energías renovables e infraestructuras de red.

La amplia banda prohibida del SiC permite que estos semiconductores funcionen a voltajes más altos con menos pérdidas, lo que significa que se pierde menos energía al aumentar la velocidad de transmisión y la frecuencia de los sistemas de comunicaciones. Esto convierte al SiC en una de las tecnologías más prometedoras para la electrónica del futuro, la eficiencia energética y la sostenibilidad.

Alta conductividad térmica

El carburo de silicio se utiliza ampliamente en la fabricación de dispositivos electrónicos para diversas aplicaciones. Este material presenta una alta conductividad y resistencia al choque térmico, características que lo hacen especialmente adecuado para dispositivos que funcionan a altas temperaturas o tensiones.

Su durabilidad e inercia química lo convierten en el material ideal. No reacciona con ácidos ni álcalis y puede soportar temperaturas de hasta 2700 ºC sin fundirse. Además, su bandgap energético le permite resistir perturbaciones y radiaciones electromagnéticas.

Las obleas de carburo de silicio (SiC) son elementos esenciales de los dispositivos electrónicos avanzados. Se fabrican a partir de lingotes monocristalinos compuestos de zafiro, germanio o silicio de gran pureza que se cortan con sierras de precisión en obleas para su fabricación -las obleas de 4H-SiC y 6H-SiC son especialmente populares por su mayor movilidad de electrones y sus propiedades de banda prohibida más amplia-, que incluyen aplicaciones ópticas de longitud de onda corta, semiconductores de alta temperatura y electrónica de potencia.

Baja resistencia a la conexión

Las obleas de carburo de silicio (SiC) constituyen la columna vertebral de la tecnología de semiconductores de potencia más avanzada y son esenciales para las energías renovables, los vehículos eléctricos y las aplicaciones aeroespaciales. Por desgracia, la fabricación de obleas de SiC es un proceso intensivo y complejo.

El carburo de silicio se diferencia del silicio en que tiene una banda prohibida más ancha, lo que significa que a los electrones les resulta más difícil pasar de su banda de valencia a la banda de conducción y viceversa. Esta diferencia permite a los sustratos de carburo de silicio soportar campos eléctricos más elevados.

Las obleas de carburo de silicio ofrecen una baja resistencia a la ON y son lo suficientemente duras como para soportar los entornos más duros, lo que las hace perfectas para aplicaciones de alta temperatura como inversores de vehículos eléctricos y equipos industriales.

Los fabricantes que utilizan lechadas de pulido de base química y almohadillas de pulido de fieltro o impregnadas de poliuretano para producir obleas de SiC utilizan lechadas de pulido químico con almohadillas de pulido impregnadas de poliuretano para eliminar los daños de la capa de óxido en las superficies de los sustratos y, a continuación, aplican una protección de poliuretano o película de nitruro de silicio tras el pulido para producir una superficie de sustrato lisa y protegerla de otros daños durante las fases de procesamiento. Pueden producir hasta diez obleas de 150 mm utilizando herramientas de lote de oblea única, pero las restricciones de capacidad de producción limitan las capacidades de producción del mercado.

Gran dureza

Las obleas de carburo de silicio (SiC) son esenciales para impulsar muchas de las tecnologías de las que dependemos hoy en día, desde la electrónica de potencia hasta las redes 5G. El SiC está llamado a transformar diversas aplicaciones de semiconductores.

El SiC es un semiconductor compuesto por átomos de silicio y carbono unidos en una innovadora estructura cristalina denominada configuración de enlace tetraédrica, que da lugar a diversas propiedades físicas únicas. Producido comercialmente por primera vez como abrasivo industrial en 1893, su uso se ha extendido desde entonces a numerosas aplicaciones de semiconductores, como diodos Schottky (tanto diodos Schottky de barrera de unión como diodos Schottky de barrera de unión), interruptores y transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico.

A diferencia de las obleas de silicio tradicionales, el carburo de silicio ofrece una resistencia superior a la oxidación e inercia química, al tiempo que posee una gran resistencia mecánica: es el único material semiconductor capaz de soportar condiciones espaciales como temperaturas y niveles de radiación extremos.

La creación de una oblea de SiC de alta calidad comienza por la creación de una superficie lisa con baja rugosidad. El pulido químico-mecánico (CMP), el último paso en la producción de obleas, sirve para preparar su sustrato para el crecimiento epitaxial al tiempo que imparte cambios mínimos a la forma de la oblea.