Wafel z węglika krzemu

Wafle z węglika krzemu są stosowane jako podłoża w urządzeniach energoelektronicznych, takich jak diody i tranzystory MOSFET, oferując doskonałą twardość, stabilność pod wpływem ciepła i napięcia oraz brak reaktywności w odniesieniu do odporności na utlenianie. Dostępne w średnicach 100 mm i 150 mm.

Podłoża te zapewniają również ochronę przed szokiem termicznym spowodowanym nagłymi zmianami temperatury, a ich niski współczynnik rozszerzalności cieplnej sprawia, że nadają się do małych urządzeń i pakowania większej liczby tranzystorów na jednym chipie.

Półprzewodnik o wysokiej wydajności

Węglik krzemu to niezwykle elastyczny materiał półprzewodnikowy, idealny do zastosowań w elektronice mocy wszelkiego rodzaju. Dzięki szerokiemu pasmu wzbronionemu i wysokiemu elektrycznemu polu przebicia, węglik krzemu oferuje znaczny wzrost wydajności przy odpowiednim zastosowaniu.

Wafle z węglika krzemu (SiC) są niezbędnymi komponentami wydajnych urządzeń energoelektronicznych, zapewniając niezrównaną trwałość w wysokich temperaturach i ekstremalnych warunkach środowiskowych. Ich doskonała przewodność cieplna umożliwia również rozpraszanie ciepła podczas pracy, dzięki czemu SiC jest doskonałym kandydatem do wymagających zastosowań energetycznych.

Podłoża z węglika krzemu oferują wiele zalet w porównaniu z częściej stosowanymi materiałami, takimi jak krzem i szafir, w tym ich twardość. Co więcej, te niereaktywne podłoża nie reagują z kwasami, zasadami lub stopionymi solami w wysokiej temperaturze i charakteryzują się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej i odpornością na szok termiczny, co przyczynia się do ich wytrzymałości.

Jakość wafli SiC można zmierzyć za pomocą takich czynników, jak orientacja kryształów, chropowatość powierzchni, gęstość defektów i rozmiar wafla. Dokładna ocena tych elementów przy użyciu zaawansowanych metod charakteryzacji, takich jak topografia rentgenowska i mapowanie fotoluminescencji, umożliwia producentom monitorowanie wydajności przy jednoczesnym spełnianiu standardów branżowych.

Szerokie pasmo przenoszenia

Półprzewodniki szerokoprzerwowe są niezbędne do zasilania przyszłych generacji wysokowydajnych urządzeń elektronicznych. Ich wyjątkowe właściwości - w tym szeroka przerwa energetyczna, wysokie przebicie pola elektrycznego i wyjątkowa przewodność cieplna - sprawiają, że są one doskonałym wyborem dla elektroniki mocy i zastosowań radiowych (RF).

Pasmo wzbronione materiału jest barierą energetyczną oddzielającą jego pasma walencyjne od pasm przewodnictwa i wskazuje, czy może on wzmacniać lub przełączać sygnały elektroniczne i energię elektryczną.

Węglik krzemu jest najczęściej stosowanym materiałem półprzewodnikowym o szerokiej przerwie energetycznej. Jest szeroko stosowany w aplikacjach o częstotliwości radiowej (RF) i szybkich tranzystorach pracujących przy wyższych napięciach i temperaturach, a także w systemach konwersji energii, które stanowią integralną część systemów energii odnawialnej i infrastruktury sieciowej.

Szerokie pasmo wzbronione SiC pozwala tym półprzewodnikom na pracę przy wyższych napięciach z niższymi stratami, co oznacza mniejsze straty energii podczas zwiększania prędkości transmisji i częstotliwości w systemach komunikacyjnych. Czyni to SiC jedną z najbardziej obiecujących technologii dla przyszłej elektroniki, efektywności energetycznej i zrównoważonego rozwoju.

Wysoka przewodność cieplna

Węglik krzemu jest powszechnie wykorzystywany do produkcji urządzeń elektronicznych do różnych zastosowań. Materiał ten charakteryzuje się wysoką przewodnością i odpornością na szok termiczny, co sprawia, że szczególnie dobrze nadaje się do urządzeń pracujących w wysokich temperaturach lub pod wysokim napięciem.

Trwałość i obojętność chemiczna czynią ten materiał idealnym. Nie reaguje z kwasami ani zasadami i może wytrzymać temperatury do 2700 stopni Celsjusza bez topnienia. Co więcej, jego energetyczne pasmo wzbronione pozwala mu być odpornym na zakłócenia elektromagnetyczne i promieniowanie.

Wafle z węglika krzemu (SiC) są niezbędnymi elementami zaawansowanych urządzeń elektronicznych. Zbudowane z wlewków monokrystalicznych składających się z szafiru, germanu lub krzemu o wysokiej czystości, które są następnie cięte za pomocą precyzyjnych pił na wafle do celów produkcyjnych - wafle 4H-SiC i 6H-SiC są szczególnie popularne ze względu na ich wyższą ruchliwość elektronów i szersze właściwości pasma wzbronionego - zastosowania te obejmują optykę o krótkiej długości fali, półprzewodniki wysokotemperaturowe i zastosowania elektroniki mocy.

Niska rezystancja włączenia

Wafle z węglika krzemu (SiC) stanowią podstawę najnowocześniejszej technologii półprzewodników mocy i są niezbędne w zastosowaniach związanych z energią odnawialną, pojazdami elektrycznymi i lotnictwem. Niestety, produkcja wafli SiC jest intensywnym i złożonym procesem.

Węglik krzemu różni się od krzemu szerszym pasmem wzbronionym, co oznacza, że elektronom trudniej jest przejść z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa i odwrotnie. Różnica ta pozwala podłożom z węglika krzemu wytrzymać wyższe pola elektryczne.

Płytki z węglika krzemu oferują niską odporność na włączenie i są wystarczająco twarde, aby wytrzymać nawet najtrudniejsze warunki, co czyni je idealnymi do zastosowań wysokotemperaturowych, takich jak falowniki pojazdów elektrycznych i sprzęt przemysłowy.

Producenci stosujący chemiczną zawiesinę polerską i filcowe lub impregnowane poliuretanem pady polerskie do produkcji wafli SiC używają chemicznych zawiesin polerskich z impregnowanymi poliuretanem padami polerskimi do usuwania uszkodzeń warstwy tlenku na powierzchniach podłoża, a następnie nakładają poliuretan lub warstwę ochronną z azotku krzemu po polerowaniu, aby uzyskać gładką powierzchnię podłoża i chronić przed dalszymi uszkodzeniami podczas etapów przetwarzania. Mogą one produkować do dziesięciu wafli 150 mm przy użyciu pojedynczych narzędzi wsadowych, ale ograniczenia zdolności produkcyjnych ograniczają możliwości produkcyjne rynku.

Wysoka twardość

Wafle z węglika krzemu (SiC) mają zasadnicze znaczenie dla rozwoju wielu technologii, na których dziś polegamy, od energoelektroniki po sieci 5G. SiC może przekształcić różne aplikacje półprzewodnikowe.

SiC to półprzewodnik złożony z atomów krzemu i węgla połączonych ze sobą w innowacyjną strukturę krystaliczną zwaną tetraedryczną konfiguracją wiązań, co prowadzi do różnych unikalnych właściwości fizycznych. Po raz pierwszy wyprodukowany komercyjnie jako przemysłowe ścierniwo w 1893 roku, od tego czasu jego zastosowanie rozwinęło się do wielu zastosowań półprzewodnikowych, w tym diod Schottky'ego (zarówno diod Schottky'ego z barierą złączową, jak i diod Schottky'ego z barierą złączową), przełączników i półprzewodnikowych tranzystorów polowych z tlenku metalu.

W przeciwieństwie do tradycyjnych płytek krzemowych, węglik krzemu oferuje doskonałą odporność na utlenianie i obojętność chemiczną, jednocześnie posiadając dużą wytrzymałość mechaniczną - jest to jedyny materiał półprzewodnikowy zdolny do wytrzymania warunków kosmicznych, takich jak ekstremalne temperatury i poziomy promieniowania.

Uzyskanie wysokiej jakości wafla SiC rozpoczyna się od stworzenia gładkiej powierzchni o niskiej chropowatości. Polerowanie chemiczno-mechaniczne (CMP), ostatni etap produkcji wafli, służy do przygotowania podłoża do wzrostu epitaksjalnego przy jednoczesnym nadaniu minimalnych zmian w kształcie wafla.