Keuntungan dari Wafer Silikon Karbida

Wafer silikon karbida adalah senyawa buatan dari silikon dan karbon yang menawarkan sifat tahan listrik dan panas yang luar biasa.

Ketahanan goncangan termal membuat bahan ini sempurna untuk digunakan pada semikonduktor daya dan infrastruktur pengisian daya kendaraan listrik, memberikan beban mekanis sementara yang disebabkan oleh perubahan suhu yang tiba-tiba. Sifat ini menjadikannya pilihan material yang sempurna ketika mempertimbangkan ketahanan guncangan termal sebagai persyaratan penggunaan.

Konduktivitas termal yang tinggi

Konduktivitas termal yang tinggi dari wafer Silikon Karbida (SiC) menjadikannya kandidat utama untuk perangkat elektronik yang beroperasi pada suhu dan tegangan tinggi, seperti semikonduktor daya yang digunakan pada kendaraan listrik atau teknologi 5G, atau sensor kecepatan tinggi. Kemampuannya untuk bertahan di lingkungan yang keras seperti yang ditemukan di ruang angkasa membedakan SiC dari bahan wafer lainnya.

Pembuatan wafer SiC membutuhkan beberapa langkah penting. Pertama, ingot kristal tunggal dipotong menjadi wafer tipis menggunakan gergaji presisi. Selanjutnya, wafer ini menjalani perawatan kimia dan mekanis untuk mencapai permukaan dan ketebalan yang seragam sebelum berfungsi sebagai dasar untuk fotolitografi, etsa, dan proses pengendapan yang menciptakan perangkat semikonduktor.

Rekayasa dan penelitian sangat penting dalam proses ini, terutama karena silikon karbida jauh lebih keras daripada silikon yang setara dan oleh karena itu membutuhkan waktu yang jauh lebih lama untuk mengiris daripada silikon boule yang setara. Oleh karena itu, metode pengirisan harus dikalibrasi secara hati-hati.

Saat ini, ada beberapa metode yang tersedia untuk memproduksi wafer SiC berkualitas tinggi. Salah satu metode tersebut adalah pemotongan laser; pendekatan ini telah terbukti sangat berhasil untuk material besar dan keras seperti SiC; namun, proses ini bisa jadi mahal dan membutuhkan upaya rekayasa yang cukup besar untuk diterapkan dengan sukses.

Ketahanan tinggi terhadap guncangan termal

Wafer silikon karbida merevolusi elektronika daya. Berkat kemampuannya untuk menahan suhu dan tegangan tinggi, wafer ini telah menjadi komponen penting dari kendaraan listrik dan sistem energi terbarukan. Celah pita lebarnya memungkinkannya menangani frekuensi yang lebih tinggi daripada bahan semikonduktor tradisional.

SiC adalah bahan keramik yang sangat keras yang dirancang untuk menahan suhu ekstrem sekaligus tahan terhadap serangan bahan kimia, menjadikannya bahan yang sempurna untuk digunakan dalam periferal pemanas dan tungku semikonduktor. Selain itu, ketahanan terhadap guncangan termal membantu membatasi kerusakan yang disebabkan oleh perubahan suhu yang tiba-tiba.

Wafer silikon karbida menawarkan lebih dari sekadar ketahanan terhadap guncangan termal; wafer ini juga memiliki koefisien muai panas yang rendah, yang berarti pemuaian dan kontraksinya terjadi pada tingkat yang kurang lebih sama, sehingga dimensinya tetap konsisten dalam kondisi ekstrem. Fitur ini membuat silikon karbida ideal untuk membuat perangkat kecil yang menyertakan lebih banyak transistor dalam satu chip.

Material silikon karbida dapat diproduksi melalui sintering busur listrik pada suhu tinggi dalam tungku vakum, atau deposisi uap kimia (CVD), di mana gas khusus memasuki lingkungan vakum dan bergabung membentuk kristal silikon karbida kubik yang kemudian diendapkan pada substrat menggunakan deposisi bubur atau alat berlian.

Stabilitas suhu tinggi

Wafer silikon karbida memiliki sifat listrik dan termal yang luar biasa yang menjadikannya bahan yang sempurna untuk aplikasi elektronika daya. Celah pita lebar mereka memungkinkan mereka untuk menahan suhu dan tegangan yang lebih tinggi daripada bahan semikonduktor lainnya; lebih jauh lagi, mobilitas elektron yang tinggi memungkinkan mereka menangani arus yang lebih besar secara lebih efektif, yang mengarah pada waktu respons yang lebih cepat dan peningkatan kepadatan energi.

Pembuatan wafer SiC dimulai dengan ingot kristal tunggal dari safir, germanium, atau silikon dengan kemurnian tinggi. Setelah dipotong menjadi wafer tipis dengan gergaji presisi, ingot ini menjalani beberapa proses kimia dan mekanis untuk mendapatkan permukaan yang rata dan halus - berfungsi sebagai kanvas tempat perangkat seperti fotolitografi, etsa, dan pengendapan akan terbentuk.

Silikon karbida adalah senyawa kimia yang terdiri dari silikon murni dan karbon yang dapat didoping dengan nitrogen atau fosfor untuk menghasilkan semikonduktor tipe-n, atau galium, aluminium, atau boron untuk membuat semikonduktor tipe-p. Karena ketahanannya terhadap korosi, titik leleh rendah, dan sifat stabilitas termal, PEEK dapat digunakan dalam banyak aplikasi industri - mulai dari penopang baki wafer dan dayung untuk tungku semikonduktor, hingga penopang baki wafer dan dayung yang digunakan sebagai mekanisme pemindahan wafer. Kekuatan dan daya tahan silikon karbida yang luar biasa menjadikannya bahan yang ideal untuk digunakan dalam perangkat pengontrol suhu dan tegangan, seperti termistor dan varistor. Selain itu, bahan yang sangat tahan ini tahan terhadap paparan radiasi serta serangan bahan kimia - kualitas yang telah menyebabkan adopsi yang luas di seluruh aplikasi daya seperti mobil listrik dan infrastruktur pengisian daya.

Daya tahan tinggi

Wafer silikon karbida dapat menahan suhu dan tegangan ekstrem, menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk perangkat elektronik yang membutuhkan kinerja tinggi di lingkungan yang menuntut seperti kendaraan listrik, konversi tenaga surya, teknologi nirkabel 5G, atau elektronik luar angkasa.

Wafer Silikon Karbida (SiC) dibuat dari batang kristal tunggal safir, germanium, atau silikon yang telah dipotong menjadi wafer dengan menggunakan gergaji presisi. Setelah dipoles dan diselesaikan menggunakan proses kimia dan mekanik untuk mencapai keseragaman permukaan dan ketebalan yang seragam, wafer SiC menjadi kandidat ideal untuk proses fotolitografi, etsa, atau proses pengendapan.

Wafer SiC mengalami tekanan dan guncangan yang parah selama produksi. Karena sifatnya yang rapuh, tindakan pencegahan harus dilakukan saat menangani bahan ini; misalnya, pekerja harus mengenakan peralatan pelindung untuk menghindari penghirupan debu dan kontaminasi.

SiC adalah bahan semikonduktor dengan celah pita lebar, yang menawarkan kinerja suhu dan frekuensi yang lebih unggul dibandingkan perangkat berbasis silikon konvensional. Hal ini membuat SiC menjadi pilihan material yang menarik bagi perusahaan seperti ON Semiconductor (ON) dan Wolfspeed (WOLF), yang memproduksi semikonduktor daya pada substrat silikon karbida.

Wafer berkualitas memainkan peran penting dalam kesesuaiannya untuk berbagai aplikasi. Grading wafer silikon karbida - Prime dan Research - menetapkan ambang batas kinerja yang harus mereka capai untuk membantu para insinyur mencapai hasil yang diinginkan. Wafer kelas utama memiliki kepadatan cacat rendah dan kepadatan pipa mikro untuk menjamin ketidaksempurnaan minimal yang dapat mengubah fungsionalitas perangkat, misalnya.