Преимущества пластин из карбида кремния

Пластины из карбида кремния - это искусственное соединение кремния и углерода, обладающее исключительными электро- и термостойкими свойствами.

Устойчивость к термоударам делает этот материал идеальным для использования в силовых полупроводниках и зарядной инфраструктуре электромобилей, обеспечивающих переходные механические нагрузки, вызванные резкими изменениями температуры. Это свойство делает его идеальным выбором материала, если рассматривать стойкость к термоударам как требование к применению.

Высокая теплопроводность

Высокая теплопроводность пластин из карбида кремния (SiC) делает их лучшим кандидатом для электронных устройств, работающих при высоких температурах и напряжениях, таких как силовые полупроводники, используемые в электромобилях или технологиях 5G, или высокоскоростные датчики. Способность выдерживать жесткие условия эксплуатации, например, в аэрокосмической отрасли, отличает SiC от других материалов для изготовления пластин.

Производство пластин SiC требует нескольких критических этапов. Сначала монокристаллические слитки разрезаются на тонкие пластины с помощью прецизионной пилы. Затем эти пластины подвергаются химической и механической обработке для достижения однородной поверхности и толщины, после чего они становятся основой для процессов фотолитографии, травления и осаждения, с помощью которых создаются полупроводниковые устройства.

Инженерные и исследовательские работы играют важную роль в этом процессе, особенно потому, что карбид кремния намного тверже своего кремниевого эквивалента, и поэтому для его нарезки требуется значительно больше времени, чем для его эквивалента - кремниевого буля. Поэтому методы нарезки должны быть тщательно откалиброваны.

В настоящее время существует несколько методов производства высококачественных пластин SiC. Одним из таких методов является лазерная нарезка; этот подход оказался особенно успешным для больших твердых материалов, таких как SiC. Однако этот процесс может быть дорогостоящим и требует значительных инженерных усилий для успешной реализации.

Высокая устойчивость к тепловому удару

Пластины из карбида кремния совершают революцию в силовой электронике. Благодаря способности выдерживать высокие температуры и напряжения эти пластины стали важнейшими компонентами электромобилей и систем возобновляемой энергетики. Широкая полоса пропускания позволяет им работать на более высоких частотах, чем традиционные полупроводниковые материалы.

SiC - чрезвычайно твердый керамический материал, способный выдерживать экстремальные температуры и противостоять химическому воздействию, что делает его идеальным материалом для использования в периферийных устройствах нагревателей и полупроводниковых печах. Кроме того, его устойчивость к тепловому удару помогает ограничить повреждения, вызванные резкими перепадами температуры.

Пластины из карбида кремния обладают не только устойчивостью к тепловым ударам, но и низким коэффициентом теплового расширения, то есть их расширение и сжатие происходит примерно с одинаковой скоростью, сохраняя размеры в экстремальных условиях. Эта особенность делает карбид кремния идеальным материалом для производства небольших устройств, включающих больше транзисторов на одном кристалле.

Материал из карбида кремния может быть получен путем электродугового спекания при высоких температурах в вакуумной печи или химического осаждения из паровой фазы (CVD), при котором специальные газы попадают в вакуумную среду и соединяются, образуя кубические кристаллы карбида кремния, которые затем осаждаются на подложки с помощью шликерного осаждения или алмазных инструментов.

Высокотемпературная стабильность

Пластины из карбида кремния обладают исключительными электрическими и тепловыми свойствами, что делает их идеальным материалом для силовой электроники. Широкая полоса пропускания позволяет им выдерживать более высокие температуры и напряжения, чем другие полупроводниковые материалы; кроме того, высокая подвижность электронов позволяет им более эффективно обрабатывать большие токи, что приводит к ускорению времени отклика и увеличению плотности энергии.

Производство пластин SiC начинается с получения монокристаллических слитков высокочистого сапфира, германия или кремния. После нарезки на тонкие пластины с помощью прецизионной пилы эти слитки проходят несколько химических и механических процессов, чтобы получить плоскую и гладкую поверхность, служащую холстом, на котором формируются такие устройства, как фотолитография, травление и осаждение.

Карбид кремния - это химическое соединение, состоящее из чистого кремния и углерода, которое может быть легировано азотом или фосфором для получения полупроводников n-типа, а также галлием, алюминием или бором для создания полупроводников p-типа. Благодаря своей коррозионной стойкости, низкой температуре плавления и термостабильности PEEK может использоваться во многих промышленных областях - от опор и поддонов для полупроводниковых печей до опор и поддонов, используемых в качестве механизмов для переноса полупроводников. Исключительная прочность и долговечность карбида кремния делает его идеальным материалом для использования в устройствах контроля температуры и напряжения, таких как термисторы и варисторы. Кроме того, этот высокопрочный материал хорошо переносит радиационное облучение и химическое воздействие, что позволило ему широко использоваться в таких энергетических приложениях, как электромобили и зарядная инфраструктура.

Высокая прочность

Пластины из карбида кремния выдерживают экстремальные температуры и напряжения, что делает их отличным выбором для электронных устройств, требующих высокой производительности в сложных условиях, таких как электромобили, преобразование солнечной энергии, беспроводные технологии 5G или аэрокосмическая электроника.

Пластины из карбида кремния (SiC) создаются из монокристаллических слитков сапфира, германия или кремния, которые разрезаются на пластины с помощью прецизионных пил. После полировки и обработки с помощью химических и механических процессов для достижения однородной поверхности и равномерной толщины пластины SiC становятся идеальными кандидатами для обработки фотолитографией, травлением или процессами осаждения.

В процессе производства пластины SiC подвергаются сильным нагрузкам и ударам. Из-за хрупкости этого материала при работе с ним необходимо соблюдать меры предосторожности; например, работники должны носить защитное снаряжение, чтобы избежать вдыхания пыли и загрязнения.

SiC - полупроводниковый материал с широкой полосой пропускания, обеспечивающий лучшие температурные и частотные характеристики по сравнению с обычными кремниевыми приборами. Это делает SiC привлекательным материалом для таких компаний, как ON Semiconductor (ON) и Wolfspeed (WOLF), которые производят силовые полупроводники на подложках из карбида кремния.

Качество пластин играет важную роль в их пригодности для различных применений. Градация пластин карбида кремния - Prime и Research - устанавливает пороги производительности, которых они должны достичь, чтобы помочь инженерам добиться желаемых результатов. Пластины класса Prime отличаются низкой плотностью дефектов и плотностью микротрубок, что гарантирует минимальное количество дефектов, которые могут, например, повлиять на функциональность устройства.