Fordele ved siliciumcarbid-wafer

Siliciumcarbidskiver er et innovativt halvledersubstrat med mange fordele i forhold til traditionelt silicium. Fra at revolutionere effektelektronik til at levere kommunikationssystemer med ultrahøj hastighed lover siliciumcarbid at bringe revolutionerende ændringer på tværs af en række teknologier og industrier.

SiC tåler høje temperaturer og spændinger, hvilket gør det til et vigtigt materiale til strømhalvledere, solceller og infrastruktur til opladning af elbiler. Desværre kræver dets hårdhed specialværktøj til at skære i det.

Høj varmeledningsevne

Siliciumcarbidskiver er vigtige komponenter i effektelektronik på grund af deres enestående varmeledningsevne og evne til at sprede varme effektivt under drift, hvilket gør det muligt for enheder at fungere selv under barske forhold uden forringelse af ydeevnen.

Siliciumcarbids brede båndgab gør det vanskeligt for elektroner at passere fra dets valensbånd til dets ledningsbånd, hvilket hjælper med at forhindre lækage i højspændingsapplikationer og forhindrer termisk lækage. Desuden gør dets modstandsdygtighed over for oxidation og kemiske inerti det til et fremragende materialevalg til mange højtemperatur-halvlederapplikationer.

Siliciumcarbid har en lav termisk udvidelseskoefficient, hvilket betyder, at dets udvidelse eller sammentrækning under varme- eller kuldeændringer ikke ændrer sig væsentligt, hvilket hjælper med at reducere stress forårsaget af temperaturgradienter, der kan resultere i revner eller brud på enheder, samtidig med at det gør det muligt at få plads til flere transistorer på en wafer - begge vigtige funktioner til forbedring af chip-produktionens pålidelighed.

Lav varmeudvidelseskoefficient

Siliciumcarbid har en lav varmeudvidelseskoefficient, hvilket betyder, at det ikke udvider sig eller trækker sig sammen så meget, når temperaturen ændrer sig. Det gør det til et ideelt materiale til applikationer, der kræver høj grad af stabilitet, som f.eks. mobiltelefoner og andre elektroniske enheder. Desuden kan siliciumcarbid tåle ekstreme temperaturer og samtidig modstå kemiske angreb.

Silikongummi i fødevarekvalitet er ikke kun ugiftigt, men kan også bruges i fødevareproduktion. Desuden spænder de forskellige anvendelsesmuligheder fra ildfaste foringer og isoleringskomponenter til industriovne til friktionslejer og mekaniske tætninger i rørsystemer.

Producenter fremstiller kubiske siliciumcarbidskiver ved at opvarme siliciumsand med petroleumskoks eller en anden kulstofkilde til høje temperaturer i en åben "Acheson"-ovn, hvor der kommer grønt eller sort krystallinsk siliciumcarbid af høj renhed ud. Nogle producenter anvender også kemisk dampudfældning til at producere kubisk siliciumcarbid; begge metoder bruger store mængder energi og udstyr.

Høj hårdhed

Siliciumcarbid er kendt for at være ekstremt elastisk og modstandsdygtigt over for termisk chok, hvilket betyder, at pludselige temperaturskift ikke knækker det eller fører til pludselige brud eller frakturer. Det gør siliciumcarbid til et fremragende materialevalg til enheder, der kræver stor modstandsdygtighed over for skader, som f.eks. effekthalvledere; desuden har det lavere on-modstand og total gate-ladning, hvilket giver mulighed for hurtigere skiftehastigheder med større effektivitet.

Siliciumcarbid fremstilles ved at kombinere silicium og kulstof og kan antage forskellige krystallinske strukturer. Alfa-siliciumcarbid har den mest udbredte anvendelse, da dets hexagonale krystalstruktur efterligner Wurtzit. Beta-modifikationen med sin zinkblende-krystalstruktur er måske mindre udbredt, men har stadig flere anvendelsesmuligheder.

Siliciumcarbid-substrater er nødvendige til fremstilling af mange sofistikerede halvlederenheder og skal forberedes korrekt for at lette epitaksial vækst med høj grad af præcision og ensartethed. For at udføre denne opgave bruges en diamantbaseret poleringsopslæmning og en poleringspude, der matcher det specifikke værktøj, der er installeret hos kunderne, til epitaksiel vækst.

Høj modstandsdygtighed over for termisk chok

Siliciumcarbidskiver har en enestående modstandsdygtighed over for termisk chok med deres overlegne varmeledningsevne og lave ekspansion, hvilket gør dem egnede til at modstå temperaturer, der når ekstremt høje temperaturer uden at miste styrke. Deres egenskaber gør dem velegnede til brug som waferbakkeunderlag eller padler i elektriske ovne, og de er endda modstandsdygtige over for syrer eller smeltede salte.

Siliciumcarbid er et stadig mere populært materialevalg til slibeværktøjer, såsom skæreskiver og slibeskiver, på grund af dets holdbarhed over for korrosion, slid og erosion. Støberier bruger digler af siliciumcarbid til at smelte metaller i støberier; dets fysiske egenskaber samt enestående elektroniske egenskaber gør det til en velegnet kandidat til strømforsyninger.

Når man køber siliciumcarbidskiver, er det vigtigt at vurdere deres krystalmorfologi og defekttæthed, da dette vil påvirke enhedens ydeevne. Desuden bør man ikke glemme at vælge en effektiv dopingproces for at opnå de ønskede elektriske egenskaber.