Wafer av kiselkarbid - en katalysator för tekniska framsteg

Wafers av kiselkarbid (SiC) är viktiga komponenter i många elektroniska apparater. SiC består av kiseldioxid från sand och kol från kol och har en exceptionell kombination av egenskaper tack vare sitt distinkta kristallarrangemang som ger unika fysiska attribut.

SiC skiljer sig från kisel genom att det har överlägsna fysiska och elektriska egenskaper som gör det lämpligt för högspänningsapplikationer och andra högeffektshalvledarkomponenter.

Beständighet mot höga temperaturer

Kiselkarbidskivor (SiC) tål inte bara höga temperaturer utan har också överlägsna elektriska egenskaper, vilket gör dem till det perfekta materialet för kraftapplikationer. Deras låga on-motstånd och totala gate-laddning gör att de kan växla snabbare än andra halvledare.

SiC:s halvledarstruktur med brett bandgap och låga spänningsfall gör att den kan absorbera mer ström med minimal förlust, vilket gör den till ett bra alternativ för applikationer som kräver hög energieffektivitet och snabba återhämtningstider. Dessutom innebär den hårda strålningsresistensen att den kan klara temperaturer som överstiger dess kapacitetsgränser.

SiC skiljer sig från kisel, som används i de flesta elektronikprodukter, genom att det har högre elektrisk ledningsförmåga och fungerar vid högre temperaturer. Detta gör det lämpligt för högspännings-/effektelektronik som behövs i 5G-nätverk och elfordon.

SiC-wafers kan bestå av antingen poröst eller tätt material, beroende på dina krav. Porös SiSiC skapas genom att kolråvara reagerar med smält kisel i en inert miljö medan helt förtätade keramer kan produceras genom torrformning eller gjutningstekniker; båda metoderna erbjuder överlägsna kemiska och mekaniska egenskaper vid slutanvändningstemperaturer som når över 1.400 grader Celsius.

SiC-wafers är viktiga komponenter i tillverkningen av kraft- och mikrovågsradiofrekvensenheter, inklusive halvledardioder. Tillverkningsteknikerna för SiC-wafers sträcker sig från kemisk ångdeposition till kristallografisk perfektionsövervakning samt specifika mekaniska toleranser som måste uppfylla stränga renhetsnivåer för högkvalitativa wafers.

Motstånd mot högspänning

Kiselkarbidskivor tål höga spänningsströmmar och temperaturer utan att skadas och är mycket hårda och slitstarka - idealiska för kraftelektronikenheter. Deras snabba kopplingsfrekvenser gör det möjligt för tillverkare att bygga kraftfulla moduler med minskad effektförlust.

Kiselkarbid har ett brett bandgap som gör att elektroner kan passera mer fritt genom det än andra halvledarmaterial, vilket gör det idealiskt för högspänningsapplikationer som ett elfordon. Dessutom innebär den högre fältstyrkan att den klarar högre strömmar och temperaturer än vanliga kiselchips.

Efterfrågan på kiselkarbidwafers har skjutit i höjden tack vare den snabbt växande användningen av elfordon och 5G. Båda enheterna kräver högpresterande substratmaterial som tål värme, höga spänningar och frekvenser; kiselkarbidwafers fyller denna funktion i synnerhet; dess primära användning är som substratmaterial för integrerade kretsar (IC) och diskreta enheter som kräver det för hårdhet och hållbarhet men kostsam bearbetning för att producera.

Produktionen av kiselkarbidskivor omfattar flera steg: beredning av råmaterial, epitaxial skikttillväxt och tillverkning av enheter. Råmaterialet framställs vanligen med hjälp av fysisk ångtransmission (PVT), och epitaxiella lager växer senare på det för att skapa enheter som är relevanta för denna produktion. Detta är en komplicerad process som kräver avancerad utrustning. Dessutom är valet av lämpliga råmaterial avgörande för en framgångsrik industriell produktion.

Motstånd mot högfrekventa signaler

Kiselkarbidskivor har blivit alltmer populära på grund av deras överlägsna prestanda och hållbarhet, med högre motstånd än andra halvledarsubstrat som kisel eller galliumarsenid (GaAs). Kiselkarbidskivor finns överallt från solceller och strömförsörjning för elfordon till solceller och strömförsörjning som används med solceller; dessutom gör deras lågfrekventa motstånd dem lämpliga för höghastighetstransistorer.

Kisel och kiselkarbid skiljer sig främst åt i sina strukturer. Båda materialen har ett bandgap mellan valens- och ledningsbanden, men i kiselkarbid är det mycket större, vilket gör att elektronerna kan röra sig friare med högre kopplingsfrekvenser, vilket leder till mindre styrkretsar och högre effektivitet.

Kiselkarbid har också en låg termisk expansionskoefficient, vilket gör att den kan motstå snabba temperaturvariationer utan att splittras eller spricka under extrema förhållanden. Denna egenskap förbättrar enhetens tillförlitlighet under tuffa förhållanden. Växelriktare av kiselkarbid har blivit populära tack vare sin förmåga att hantera högre spänningskrav från elfordon samtidigt som dess hårdhet och värmebeständighet gör att den håller för förlängd batteritid och minskad vikt - fördelar som ökar bränsleekonomin och körsträckorna.

Hög termisk ledningsförmåga

Kiselkarbidskivor har blivit en ovärderlig kraft bakom teknisk innovation i alla branscher. Från kraftelektronik till höghastighetskommunikationssystem har detta halvledarmaterial spelat en viktig roll i många banbrytande tillämpningar.

Kiselkarbidens termiska egenskaper gör den till ett utmärkt val för elektroniska enheter som utsätts för vibrationer och extrema temperaturer, t.ex. elfordon och 5G-infrastruktur. Kiselkarbid har också en stark motståndskraft mot elektriska stötar, vilket gör den till ett utmärkt val när man arbetar i spänningsintensiva miljöer som vibrationer. Detta gör kiselkarbid perfekt för applikationer som involverar vibrationer och extrema temperaturer som 5G-infrastruktur eller fjädringssystem för elfordon.

Kiselkarbidens fysiska hållbarhet gör den också till ett attraktivt substrat för icke-elektroniska användningsområden, inklusive skottsäkra västplattor. Dessutom gör dess temperaturbeständighet det lämpligt för högtemperatursensorer som används inom flyg- och fordonstillämpningar samt kemisk inertitet som motstår alkalier eller smälta salter vid högre temperaturer.

I takt med att halvledarindustrin utvecklas ställs tillverkarna inför ständiga krav på att både öka utbytet och minska kostnaderna. Men det hjälper inte att bara korta processtiden eller köpa billigare förbrukningsvaror - endast optimering av blankens kvalitet kan säkerställa optimala avkastningsresultat. Pureon har lång erfarenhet av att utveckla produkter för användning i denna process, inklusive avancerade waferpads och poleringsprocesser som hjälper till att uppnå detta mål.