Ventajas de la oblea de carburo de silicio

La oblea de carburo de silicio es un innovador sustrato semiconductor con muchas ventajas sobre el silicio tradicional. Desde revolucionar la electrónica de potencia hasta proporcionar sistemas de comunicación de altísima velocidad, el carburo de silicio promete introducir cambios revolucionarios en toda una serie de tecnologías e industrias.

El SiC resiste bien altas temperaturas y tensiones, lo que lo convierte en un material esencial para semiconductores de potencia, células fotovoltaicas e infraestructuras de carga de vehículos eléctricos. Por desgracia, su dureza requiere herramientas especiales para cortarlo.

Alta conductividad térmica

Las obleas de carburo de silicio son componentes esenciales de la electrónica de potencia por su excepcional conductividad térmica y su capacidad para dispersar eficazmente el calor durante el funcionamiento, lo que permite que los dispositivos funcionen incluso en condiciones adversas sin degradar su rendimiento.

El amplio bandgap del carburo de silicio dificulta el paso de electrones de sus bandas de valencia a sus bandas de conducción, lo que ayuda a evitar fugas en aplicaciones de alto voltaje y previene las fugas térmicas. Además, su resistencia a la oxidación y su inercia química lo convierten en un material excelente para muchas aplicaciones de semiconductores de alta temperatura.

El carburo de silicio presenta un bajo coeficiente de dilatación térmica, lo que significa que su expansión o contracción durante los cambios de calor o frío no varía significativamente, ayudando a reducir la tensión causada por los gradientes de temperatura que podrían provocar grietas o fracturas en los dispositivos, a la vez que permite que quepan más transistores en una oblea, dos características importantes para mejorar la fiabilidad de la producción de chips.

Bajo coeficiente de dilatación térmica

El carburo de silicio presenta un bajo coeficiente de dilatación térmica, lo que significa que no se dilata ni se contrae tanto cuando cambian las temperaturas, por lo que es un material ideal para aplicaciones que requieren un alto grado de estabilidad, como los teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos. Además, el carburo de silicio puede soportar temperaturas extremas y resistir ataques químicos.

El caucho de silicona de calidad alimentaria no sólo es inocuo desde el punto de vista toxicológico, sino que también puede utilizarse en la producción de alimentos. Además, sus diversos usos van desde revestimientos refractarios y componentes aislantes para hornos industriales hasta cojinetes de fricción y juntas mecánicas en sistemas de tuberías.

Los fabricantes producen obleas de carburo de silicio cúbico calentando arena de sílice con coque de petróleo u otra fuente de carbono a altas temperaturas en un horno "Acheson" abierto, con lo que sale carburo de silicio cristalino verde o negro de gran pureza. Algunos fabricantes también emplean la deposición química de vapor para producir carburo de silicio cúbico; ambos métodos consumen grandes cantidades de energía y equipos.

Gran dureza

El carburo de silicio es conocido por su gran elasticidad y resistencia al choque térmico, lo que significa que los cambios bruscos de temperatura no lo agrietan ni provocan roturas o fracturas repentinas. Por ello, el carburo de silicio es un material excelente para dispositivos que requieren una gran resistencia a los daños, como los semiconductores de potencia; además, su resistencia a la conexión y su carga total de puerta son menores, lo que permite velocidades de conmutación más rápidas y una mayor eficiencia.

El carburo de silicio se produce a partir de la combinación de silicio y carbono, y puede adoptar diversas estructuras cristalinas. El carburo de silicio alfa es el más utilizado, ya que su estructura cristalina hexagonal imita la wurtzita. La modificación beta, con su estructura cristalina de blenda de zinc, puede estar menos extendida, pero sigue teniendo varias aplicaciones.

Los sustratos de carburo de silicio son necesarios para la fabricación de muchos dispositivos semiconductores sofisticados, y deben prepararse adecuadamente para facilitar el crecimiento epitaxial con altos niveles de precisión y consistencia. Para llevar a cabo esta tarea, para el crecimiento epitaxial se utiliza una pasta de pulido a base de diamante y una almohadilla de pulido que se adaptan a las herramientas específicas instaladas en las instalaciones de los clientes.

Alta resistencia al choque térmico

Las obleas de carburo de silicio ofrecen una resistencia excepcional al choque térmico gracias a su conductividad térmica superior y a su baja dilatación, lo que las hace adecuadas para soportar temperaturas que alcanzan cotas extremadamente altas sin perder resistencia. Sus propiedades las hacen adecuadas para su uso como soportes de bandejas de obleas o paletas en hornos eléctricos, e incluso son resistentes a ácidos o sales fundidas.

El carburo de silicio es un material cada vez más popular para herramientas abrasivas, como discos de corte y muelas abrasivas, por su durabilidad frente a la corrosión, la abrasión y la erosión. Las fundiciones utilizan crisoles de carburo de silicio para fundir metales; sus propiedades físicas, así como sus excepcionales propiedades electrónicas, lo convierten en un candidato idóneo para los dispositivos de potencia.

Al comprar obleas de carburo de silicio, es fundamental evaluar su morfología cristalina y la densidad de defectos, ya que influirán en el rendimiento del dispositivo. Además, no hay que descuidar la selección de un proceso de dopaje eficaz para obtener las propiedades eléctricas deseadas.