Ingenjörer som vill använda SiC-komponenter måste ta hänsyn till prestanda och kostnader när de väljer en lämplig wafer för sin applikation. Prime grade-substrat ger optimal kvalitet medan research grade-wafers erbjuder mer kostnadseffektiva alternativ för icke-kritiska ändamål.
Innan kiselkarbidskivor (SiC) kan användas för tillverkning av enheter måste de först skäras till. Detta kan vanligtvis åstadkommas med hjälp av en flertrådig såg i kombination med diamantslipande slurry.
Stabilitet vid höga temperaturer
SiC:s förmåga att motstå höga temperaturer är avgörande för halvledarbearbetning. Tack vare sin styrka och kemiska renhet används SiC ofta som stöd för wafertråg eller som paddlar i halvledarugnar; dessutom gör dess termiska stabilitet det till en nyckelkomponent i temperatur- och spänningsregulatorer som termistorer och varistorer.
SiC finns i olika former, så kallade polytyper, som kännetecknas av staplingsarrangemanget av kisel- och kolatomer. Varje polytyp har olika elektriska egenskaper som påverkar enhetens prestanda och tillförlitlighet, och ingenjörerna väljer polytyp baserat på driftsförhållanden och önskade prestandaegenskaper.
Kärnan i förberedelserna av SiC-substrat för tillverkning av enheter är kapning av waferämnen med en vajersåg, ett viktigt steg som bidrar till förbättringar av waferformen i efterföljande led, t.ex. förbättringar av böjning och skevhet, beroende på kapningens kvalitet. Viktiga faktorer är att välja lämpliga kombinationer av polerslam och polerplattor med diamantslipmedel samt hastighets- och matningsinställningar för detta steg.
Hög genombrottsspänning
Med den snabba utvecklingen av 5G och andra tekniker har halvledarkomponenter med hög effekt/hög spänning blivit allt viktigare. Kiselkarbid (SiC) är ett utmärkt materialval för sådana högpresterande elektroniska enheter tack vare sina överlägsna termiska och elektriska egenskaper.
På grund av SiC:s breda bandgap är dess kritiska elektriska fält betydligt större än det för kisel (Si). Dessutom är det mindre beroende av kristallorientering vid elektroninitierad multiplikation och därmed betydligt högre joniseringsenergi i pn-övergångar av SiC jämfört med Si vid en given genombrottsspänning.
För att producera högkvalitativa SiC-wafers krävs optimering av flera viktiga ingångsvärden, inklusive val av en idealisk poleringsslurry, val av en optimal kombination av pad och poleringsteknik samt val av en lämplig maskin. Pureon har lång erfarenhet av att optimera dessa processer, vilket resulterar i ökad materialavverkning, jämnare waferform och högre ytkvalitet.
Låg motståndskraft vid påslagning
Kiselkarbid (SiC) är en avancerad halvledare med ett brett bandgap som gör den lämplig för drift vid höga temperaturer, förutom att den har överlägsna elektriska och termiska ledningsförmågaegenskaper, vilket gör den till det perfekta materialvalet för många olika applikationer, från batterier för elfordon och 5G-enheter till IOT-applikationer.
Prestandan hos alla kraftaggregat bestäms dock av dess on-state-motstånd. Ett betydande hinder för effektiviteten som kan försvåra driften i krävande miljöer.
Tillverkare av SiC-wafers har ställt sig utmaningen att minska on-state-motståndet i sina enheter genom att öka dopningstätheten i sina n-skikt, för att öka den effektiva massan av elektroner som accelereras inom den och mer sannolikt genomgår slagjonisering längs 0001. Detta ökar den energi som krävs för att accelerera elektronerna tills de når genombrottsspänningen, vilket minskar on-state-motståndet hos SiC FETs.
Hög effektivitet
SiC-wafers utvecklades ursprungligen för industriella slipapplikationer, men idag kan deras inverkan märkas i alla kraftelektronikapplikationer. I och med att Moores lag närmar sig sitt slut ser tillverkare av elfordon och flygplansapplikationer mot SiC för betydande effektivitetsvinster och förbättringar av enheternas livslängd.
SiC:s potential måste dock förverkligas med hjälp av ett substrat som klarar den rigorösa processen vid tillverkning av wafers. Ämnena måste passera genom trådsågen med minimal böjning, skevhet och total tjockleksvariation (TTV).
Optimering av kristalltillväxten - inklusive temperaturgradienter, gasflödeshastigheter och föroreningsnivåer - är avgörande för produktionen av SiC-göt med minimala defekter, men den slutliga dikningen är avgörande för waferprestandan. Tack vare scribing and break-tekniker som använts vid glasskärning i årtionden kommer det sista dicing-steget att avgöra kvaliteten på de SiC-wafers som produceras; här lovar scribing and break-metoden betydande förbättringar. Tack vare sin överlägsna produktionsprocess möjliggör den tillverkning av kraftkomponenter med exceptionell elektrisk prestanda och överlägsen tillförlitlighet.
Hög mekanisk hållfasthet
SiC är ett exceptionellt hårt och slitstarkt material, vilket gör det till ett idealiskt material för krävande miljöer. Tack vare dess styrka kan kraftelektronikenheter arbeta vid högre temperaturer och spänningar utan att prestandan försämras, samtidigt som man kan skapa mindre enheter med lägre parasitmotstånd.
Att tillverka SiC-wafers kan vara en komplex och tidskrävande uppgift som kräver val av polerslurry och pad samt exakta bearbetningsparametrar för att uppnå låg ytjämnhet på waferytan. Pureons decennielånga erfarenhet av att utveckla produkter för denna industri ger ovärderlig hjälp till tillverkare som söker tillförlitliga processer för att producera dessa substrat.
Genom att noga överväga waferspecifikationer och leverantörernas kapacitet kan kunderna välja SiC-wafers av Prime- eller Research-kvalitet som bäst motsvarar deras projektmål samtidigt som de följer budgetbegränsningarna. Genom att göra detta kan de dra nytta av båda teknikerna samtidigt som de drar full nytta av var och ens fördelar.
Hög slitstyrka
Kiselkarbid (SiC), som under årtionden har använts i industriella slipmedel och fordonsbromsar, är ett utmärkt materialval för strålningsresistenta tillämpningar vid höga temperaturer. Dessutom gör SiC:s egenskaper att det lämpar sig för nästa generations kraftaggregat.
Överlägsna termiska och mekaniska egenskaper förstärker ytterligare SiC-wafers prestandafördelar. Deras effektiva värmeavledning möjliggör överlägsen enhetseffektivitet, medan deras hårdhet skyddar den mot skador och slitage i krävande miljöer.
Wafertillverkarnas ansträngningar för att uppnå kostnadsparitet med kiselenheter och navigera i försörjningskedjans begränsningar relaterade till tillväxten av elfordon (EV) kommer att tvinga dem att förnya sig och investera i förbättringar. Valet av wafers av Prime- eller Research-kvalitet påverkar direkt dessa inneboende egenskaper, så att ta sig tid att noggrant undersöka specifikationer och leverantörens kapacitet är viktiga steg för att göra ditt projekt till en framgång.
Swedish 
English