Vantaggi del wafer in carburo di silicio

Il wafer di carburo di silicio è un substrato semiconduttore innovativo con molti vantaggi rispetto al silicio tradizionale. Dalla rivoluzione dell'elettronica di potenza alla fornitura di sistemi di comunicazione ad altissima velocità, il carburo di silicio promette di portare cambiamenti rivoluzionari in una serie di tecnologie e settori.

Il SiC resiste bene alle alte temperature e alle tensioni, diventando un materiale essenziale per i semiconduttori di potenza, le celle fotovoltaiche e le infrastrutture di ricarica dei veicoli elettrici. Purtroppo, la sua durezza richiede strumenti speciali per il taglio.

Elevata conducibilità termica

I wafer di carburo di silicio sono componenti essenziali dell'elettronica di potenza grazie alla loro eccezionale conducibilità termica e alla capacità di disperdere efficacemente il calore durante il funzionamento, consentendo ai dispositivi di funzionare anche in condizioni difficili senza degrado delle prestazioni.

L'ampio bandgap del carburo di silicio rende difficile il passaggio degli elettroni dalle bande di valenza alle bande di conduzione, contribuendo a prevenire le perdite nelle applicazioni ad alta tensione ed evitando le perdite termoniche. Inoltre, la sua resistenza all'ossidazione e l'inerzia chimica lo rendono un materiale eccellente per molte applicazioni di semiconduttori ad alta temperatura.

Il carburo di silicio vanta un basso coefficiente di espansione termica, il che significa che la sua espansione o contrazione durante le variazioni di calore o di freddo non cambia in modo significativo, contribuendo a ridurre le sollecitazioni causate dai gradienti di temperatura che potrebbero provocare incrinature o fratture nei dispositivi, e consentendo inoltre di inserire un maggior numero di transistor in un wafer - entrambe caratteristiche importanti per migliorare l'affidabilità della produzione di chip.

Basso coefficiente di espansione termica

Il carburo di silicio ha un basso coefficiente di espansione termica, il che significa che non si espande o si contrae in modo significativo quando le temperature cambiano, rendendolo un materiale ideale per le applicazioni che richiedono alti livelli di stabilità, come i telefoni cellulari e altri dispositivi elettronici. Inoltre, il carburo di silicio può sopportare temperature estreme e resistere agli attacchi chimici.

La gomma siliconica alimentare non solo è atossica, ma può essere utilizzata anche nella produzione alimentare. Inoltre, i suoi vari impieghi vanno dai rivestimenti refrattari e dai componenti isolanti per i forni industriali ai cuscinetti a frizione e alle guarnizioni meccaniche nei sistemi di tubature.

I produttori producono wafer di carburo di silicio cubico riscaldando sabbia di silice con coke di petrolio o un'altra fonte di carbonio ad alte temperature in un forno aperto "Acheson", producendo carburo di silicio cristallino verde o nero di elevata purezza. Alcuni produttori utilizzano anche la deposizione chimica da vapore per produrre carburo di silicio cubico; entrambi i metodi consumano grandi quantità di energia e attrezzature.

Elevata durezza

Il carburo di silicio è noto per essere estremamente resiliente e resistente agli shock termici, il che significa che gli sbalzi di temperatura non lo incrinano e non provocano rotture o fratture improvvise. Ciò rende il carburo di silicio un materiale eccellente per i dispositivi che richiedono un'elevata resistenza ai danni, come i semiconduttori di potenza; inoltre, vanta una resistenza di accensione e una carica totale di gate inferiori, che consentono velocità di commutazione più elevate e una maggiore efficienza.

Il carburo di silicio è prodotto dalla combinazione di silicio e carbonio e può assumere diverse strutture cristalline. Il carburo di silicio alfa è il più utilizzato, in quanto la sua struttura cristallina esagonale imita la Wurtzite. La modifica beta, con la sua struttura cristallina a blenda di zinco, è meno diffusa, ma ha comunque diverse applicazioni.

I substrati di carburo di silicio sono necessari per la produzione di molti sofisticati dispositivi a semiconduttore e devono essere preparati in modo appropriato per facilitare la crescita epitassiale con alti livelli di precisione e coerenza. Per svolgere questo compito, per la crescita epitassiale vengono utilizzati un impasto di lucidatura a base di diamante e un tampone di lucidatura che si adatta agli utensili specifici installati presso gli stabilimenti dei clienti.

Elevata resistenza agli shock termici

I wafer in carburo di silicio offrono un'eccezionale resistenza agli shock termici grazie alla loro superiore conducibilità termica e alla bassa espansione, che li rende adatti a sopportare temperature estremamente elevate senza perdere forza. Le loro proprietà li rendono adatti all'uso come supporti per vassoi di wafer o palette nei forni elettrici, e sono persino resistenti agli acidi o ai sali fusi.

Il carburo di silicio è una scelta di materiale sempre più popolare per gli utensili abrasivi, come i dischi da taglio e le mole, grazie alla sua resistenza alla corrosione, all'abrasione e all'erosione. Le fonderie utilizzano crogioli in carburo di silicio per la fusione dei metalli; le sue proprietà fisiche e le eccezionali proprietà elettroniche lo rendono un candidato adatto per i dispositivi di potenza.

Quando si acquistano wafer di carburo di silicio, è fondamentale valutarne la morfologia cristallina e la densità dei difetti, poiché ciò influisce sulle prestazioni del dispositivo. Inoltre, non bisogna trascurare la selezione di un processo di drogaggio efficace per ottenere le proprietà elettriche desiderate.