Silisyum Karbür Wafer'ın Avantajları

Silisyum karbür gofret, olağanüstü elektriksel ve ısıya dayanıklı özellikler sunan yapay bir silikon ve karbon bileşiğidir.

Termal şok direnci, bu malzemeyi güç yarı iletkenlerinde ve elektrikli araç şarj altyapısında kullanım için mükemmel hale getirir ve sıcaklıktaki ani değişikliklerin neden olduğu geçici mekanik yükler sağlar. Bu özellik, termal şok direncini kullanım için bir gereklilik olarak değerlendirirken mükemmel bir malzeme seçimi yapar.

Yüksek ısı iletkenliği

Silisyum Karbür (SiC) gofretlerin yüksek termal iletkenliği, onları elektrikli araçlarda veya 5G teknolojisinde kullanılan güç yarı iletkenleri veya yüksek hızlı sensörler gibi hem yüksek sıcaklıkta hem de voltajda çalışan elektronik cihazlar için birincil aday haline getirir. Havacılık ve uzayda bulunanlar gibi zorlu ortamlara dayanma kabiliyetleri SiC'yi diğer yonga plakası malzemelerinden ayırır.

SiC wafer üretimi birkaç kritik adım gerektirir. İlk olarak, tek kristal külçeler hassas bir testere kullanılarak ince gofretler halinde kesilir. Daha sonra bu yongalar, yarı iletken aygıtları oluşturan fotolitografi, aşındırma ve biriktirme işlemlerine temel teşkil etmeden önce tek tip bir yüzey ve kalınlık elde etmek için kimyasal ve mekanik işlemlerden geçirilir.

Özellikle silisyum karbürün silisyum eşdeğerinden çok daha sert olması ve bu nedenle dilimlenmesinin eşdeğer silisyum boule'dan çok daha uzun sürmesi nedeniyle bu süreçte mühendislik ve araştırma çok önemlidir. Bu nedenle dilimleme yöntemleri dikkatle kalibre edilmelidir.

Mevcut durumda, yüksek kaliteli SiC gofretleri üretmek için birden fazla yöntem bulunmaktadır. Bu yöntemlerden biri lazer dilimlemedir; bu yaklaşımın SiC gibi büyük, sert malzemeler için özellikle başarılı olduğu kanıtlanmıştır; ancak bu işlem pahalı olabilir ve başarılı bir şekilde uygulanması için önemli mühendislik çabası gerektirir.

Termal şoka karşı yüksek direnç

Silisyum karbür gofretler güç elektroniğinde devrim yaratıyor. Yüksek sıcaklıklara ve gerilimlere dayanma kabiliyetleri sayesinde bu levhalar elektrikli araçların ve yenilenebilir enerji sistemlerinin temel bileşenleri haline gelmiştir. Geniş bant aralıkları, geleneksel yarı iletken malzemelerden daha yüksek frekansları işlemelerine olanak tanır.

SiC, kimyasal saldırılara direnirken aşırı sıcaklıklara dayanacak şekilde tasarlanmış son derece sert bir seramik malzemedir, bu da onu ısıtıcı çevre birimlerinde ve yarı iletken fırınlarda kullanım için mükemmel bir malzeme haline getirir. Ayrıca, termal şok direnci ani sıcaklık değişimlerinin neden olduğu hasarı sınırlamaya yardımcı olur.

Silisyum karbür gofretler termal şok direncinden daha fazlasını sunar; aynı zamanda düşük bir termal genleşme katsayısına sahiptirler, yani genleşme ve büzülmeleri kabaca eşit oranlarda gerçekleşir ve boyutlarını aşırı koşullar altında tutarlı tutar. Bu özellik, silisyum karbürü bir çipte daha fazla transistör içeren küçük cihazların üretimi için ideal hale getirir.

Silisyum karbür malzeme, vakumlu bir fırında yüksek sıcaklıklarda elektrik ark sinterlemesi veya kimyasal buhar biriktirme (CVD) yoluyla üretilebilir; bu sayede özel gazlar vakumlu bir ortama girer ve daha sonra bulamaç biriktirme veya elmas aletler kullanılarak alt tabakalar üzerine biriktirilen kübik silisyum karbür kristalleri oluşturmak için birleşir.

Yüksek sıcaklık kararlılığı

Silisyum karbür gofretler, onları güç elektroniği uygulamaları için mükemmel bir malzeme haline getiren olağanüstü elektriksel ve termal özelliklere sahiptir. Geniş bant aralıkları, diğer yarı iletken malzemelerden daha yüksek sıcaklıklara ve voltajlara dayanmalarını sağlar; ayrıca, yüksek elektron hareketliliği, daha büyük akımları daha etkili bir şekilde işlemelerini sağlayarak daha hızlı tepki sürelerine ve daha yüksek enerji yoğunluğuna yol açar.

SiC gofretlerin üretimi, yüksek saflıkta safir, germanyum veya silikondan oluşan tek kristal külçelerle başlar. Hassas bir testere ile ince yongalar halinde kesilen bu külçeler, fotolitografi, aşındırma ve biriktirme gibi cihazların şekilleneceği tuval görevi gören düz ve pürüzsüz bir yüzey elde etmek için çeşitli kimyasal ve mekanik işlemlerden geçirilir.

Silisyum karbür, n-tipi yarı iletkenler üretmek için azot veya fosfor veya p-tipi yarı iletkenler oluşturmak için galyum, alüminyum veya bor ile katkılanabilen saf silikon ve karbondan oluşan kimyasal bir bileşiktir. Korozyona karşı direnci, düşük erime noktası ve termal stabilite özellikleri nedeniyle PEEK, yarı iletken fırınlar için gofret tepsisi destekleri ve küreklerinden gofret transfer mekanizmaları olarak kullanılan gofret tepsisi destekleri ve küreklerine kadar birçok endüstriyel uygulamada kullanılabilir. Silisyum karbürün olağanüstü gücü ve dayanıklılığı, onu termistörler ve varistörler gibi sıcaklık ve voltaj kontrol cihazlarında kullanım için ideal bir malzeme haline getirir. Ayrıca, bu yüksek dirençli malzeme radyasyona maruz kalmanın yanı sıra kimyasal saldırılara karşı da dayanıklıdır - bu nitelikler elektrikli arabalar ve şarj altyapısı gibi güç uygulamalarında yaygın olarak benimsenmesine yol açmıştır.

Yüksek dayanıklılık

Silisyum karbür gofretler aşırı sıcaklıklara ve voltajlara dayanabilir, bu da onları elektrikli araçlar, güneş enerjisi dönüşümü, 5G kablosuz teknolojisi veya havacılık elektroniği gibi zorlu ortamlarda yüksek performansa ihtiyaç duyan elektronik cihazlar için mükemmel bir seçim haline getirir.

Silisyum Karbür (SiC) gofretler, hassas testereler kullanılarak gofret şeklinde kesilen safir, germanyum veya silikonun tek kristal külçelerinden oluşturulur. Tek tip yüzey ve kalınlık homojenliği elde etmek için kimyasal ve mekanik işlemler kullanılarak cilalandıktan ve tamamlandıktan sonra, SiC gofretler fotolitografi işleme, aşındırma veya biriktirme işlemleri için ideal adaylar haline gelir.

SiC gofretler üretim sırasında ciddi gerilimlere ve şoklara maruz kalır. Kırılgan yapısı nedeniyle, bu malzemeyi kullanırken önlemler alınmalıdır; örneğin, toz solunmasını ve kirlenmeyi önlemek için işçiler koruyucu ekipman giymelidir.

SiC, geleneksel silikon tabanlı cihazlara göre üstün sıcaklık ve frekans performansı sunan geniş bant aralıklı bir yarı iletken malzemedir. Bu da SiC'yi, silisyum karbür alt tabakalar üzerinde güç yarı iletkenleri üreten ON Semiconductor (ON) ve Wolfspeed (WOLF) gibi şirketler için cazip bir malzeme seçimi haline getirmektedir.

Kaliteli yonga plakaları, çeşitli uygulamalara uygunluklarında önemli bir rol oynar. Silisyum karbür gofretlerin derecelendirilmesi (Prime ve Research), mühendislerin istedikleri sonuçlara ulaşmalarına yardımcı olmak için ulaşmaları gereken performans eşiklerini belirler. Birinci sınıf yongalar, örneğin cihaz işlevselliğini değiştirebilecek minimum kusurları garanti etmek için düşük kusur yoğunluklarına ve mikro boru yoğunluklarına sahiptir.