Ventajas de la oblea de carburo de silicio

La oblea de carburo de silicio es un compuesto artificial de silicio y carbono que ofrece excepcionales propiedades eléctricas y de resistencia al calor.

La resistencia al choque térmico hace que este material sea perfecto para su uso en semiconductores de potencia e infraestructuras de carga de vehículos eléctricos, ya que proporciona cargas mecánicas transitorias causadas por cambios bruscos de temperatura. Esta propiedad lo convierte en la elección de material perfecta cuando se considera la resistencia al choque térmico como un requisito de uso.

Alta conductividad térmica

La alta conductividad térmica de las obleas de carburo de silicio (SiC) las convierte en un candidato ideal para dispositivos electrónicos que funcionan a alta temperatura y tensión, como los semiconductores de potencia utilizados en vehículos eléctricos o tecnología 5G, o sensores de alta velocidad. Su capacidad para resistir entornos hostiles como los aeroespaciales distingue al SiC de otros materiales para obleas.

La fabricación de obleas de SiC requiere varios pasos críticos. En primer lugar, los lingotes monocristalinos se cortan en finas obleas con una sierra de precisión. A continuación, estas obleas se someten a tratamientos químicos y mecánicos para conseguir una superficie y un grosor uniformes antes de servir de base para los procesos de fotolitografía, grabado y deposición que crean los dispositivos semiconductores.

La ingeniería y la investigación son esenciales en este proceso, sobre todo porque el carburo de silicio es mucho más duro que su equivalente de silicio y, por tanto, se tarda mucho más en rebanarlo que su equivalente de silicio. Por tanto, los métodos de corte deben calibrarse cuidadosamente.

En la actualidad, existen varios métodos para producir obleas de SiC de alta calidad. Uno de ellos es el corte por láser, que ha demostrado ser especialmente eficaz con materiales grandes y duros como el SiC; sin embargo, este proceso puede ser caro y requerir un considerable esfuerzo de ingeniería para aplicarlo con éxito.

Alta resistencia al choque térmico

Las obleas de carburo de silicio están revolucionando la electrónica de potencia. Gracias a su capacidad para soportar altas temperaturas y tensiones, estas obleas se han convertido en componentes esenciales de los vehículos eléctricos y los sistemas de energías renovables. Su amplia banda prohibida les permite manejar frecuencias más altas que los materiales semiconductores tradicionales.

El SiC es un material cerámico extremadamente duro diseñado para soportar temperaturas extremas al tiempo que resiste los ataques químicos, lo que lo convierte en el material perfecto para su uso en periféricos de calentadores y hornos de semiconductores. Además, su resistencia al choque térmico ayuda a limitar los daños causados por los cambios bruscos de temperatura.

Las obleas de carburo de silicio no sólo son resistentes a los choques térmicos, sino que también presentan un bajo coeficiente de dilatación térmica, lo que significa que su expansión y contracción se producen a ritmos aproximadamente iguales, manteniendo sus dimensiones constantes en condiciones extremas. Esta característica hace que el carburo de silicio sea ideal para fabricar dispositivos pequeños que incluyan más transistores en un chip.

El material de carburo de silicio puede producirse mediante sinterización por arco eléctrico a altas temperaturas en un horno de vacío, o mediante deposición química en fase vapor (CVD), en la que gases especializados entran en un entorno de vacío y se combinan para formar cristales cúbicos de carburo de silicio que luego se depositan en sustratos mediante deposición en barbotina o herramientas de diamante.

Estabilidad a altas temperaturas

Las obleas de carburo de silicio poseen unas propiedades eléctricas y térmicas excepcionales que las convierten en el material perfecto para aplicaciones de electrónica de potencia. Su amplia banda prohibida les permite soportar temperaturas y voltajes más elevados que otros materiales semiconductores; además, su elevada movilidad de electrones les permite manejar corrientes mayores con mayor eficacia, lo que se traduce en tiempos de respuesta más rápidos y una mayor densidad energética.

La fabricación de obleas de SiC comienza con lingotes monocristalinos de zafiro, germanio o silicio de gran pureza. Una vez cortados en finas obleas con una sierra de precisión, estos lingotes se someten a varios procesos químicos y mecánicos para obtener una superficie plana y lisa que sirva de lienzo sobre el que tomarán forma dispositivos como la fotolitografía, el grabado y la deposición.

El carburo de silicio es un compuesto químico formado por silicio puro y carbono que puede doparse con nitrógeno o fósforo para producir semiconductores de tipo n, o con galio, aluminio o boro para crear semiconductores de tipo p. Gracias a sus propiedades de resistencia a la corrosión, bajo punto de fusión y estabilidad térmica, el PEEK puede utilizarse en muchas aplicaciones industriales, desde soportes de bandejas de obleas y paletas para hornos de semiconductores hasta soportes de bandejas de obleas y paletas utilizadas como mecanismos de transferencia de obleas. La excepcional resistencia y durabilidad del carburo de silicio lo convierten en un material ideal para su uso en dispositivos de control de temperatura y tensión, como termistores y varistores. Además, este material altamente resistente soporta bien la exposición a la radiación, así como los ataques químicos, cualidades que han llevado a su adopción generalizada en aplicaciones energéticas como los coches eléctricos y la infraestructura de carga.

Alta durabilidad

Las obleas de carburo de silicio pueden soportar temperaturas y voltajes extremos, lo que las convierte en una opción excelente para dispositivos electrónicos que necesitan un alto rendimiento en entornos exigentes, como vehículos eléctricos, conversión de energía solar, tecnología inalámbrica 5G o electrónica aeroespacial.

Las obleas de carburo de silicio (SiC) se crean a partir de lingotes monocristalinos de zafiro, germanio o silicio que se han cortado en obleas utilizando sierras de precisión. Tras ser pulidas y acabadas mediante procesos químicos y mecánicos para conseguir una superficie y un grosor uniformes, las obleas de SiC se convierten en candidatas ideales para los procesos de fotolitografía, grabado o deposición.

Las obleas de SiC sufren fuertes tensiones y choques durante su producción. Debido a su naturaleza quebradiza, deben tomarse precauciones al manipular este material; por ejemplo, los trabajadores deben llevar equipos de protección para evitar la inhalación de polvo y la contaminación.

El SiC es un material semiconductor de banda ancha que ofrece unas prestaciones de temperatura y frecuencia superiores a las de los dispositivos convencionales basados en silicio. Esto hace del SiC un material atractivo para empresas como ON Semiconductor (ON) y Wolfspeed (WOLF), que fabrican semiconductores de potencia en sustratos de carburo de silicio.

La calidad de las obleas desempeña un papel esencial en su idoneidad para diversas aplicaciones. La clasificación de las obleas de carburo de silicio -Prime e Research- establece los umbrales de rendimiento que deben alcanzar para ayudar a los ingenieros a lograr los resultados deseados. Las obleas de primera calidad presentan bajas densidades de defectos y densidades de micropipeta para garantizar unas imperfecciones mínimas que podrían alterar la funcionalidad del dispositivo, por ejemplo.