Desarrollos recientes en fabricación de carburo de silicio

La producción de carburo de silicio se basa en materiales altamente puros como los precursores de silicio y carbono que pueden interrumpirse por problemas de la cadena de suministro, lo que lleva a limitaciones de capacidad y restringiendo el crecimiento del mercado.

El carburo de silicio proporciona un rendimiento de conmutación superior y una densidad de potencia que el silicio, ayudando a mejorar los procesos de carga rápida de EV y minimizar las pérdidas de energía.

El carburo de silicio se está convirtiendo en un elemento crítico en futuros dispositivos electrónicos, ofreciendo varias ventajas sobre chips de silicio tradicionales, como una mayor resistencia a la temperatura y pérdidas de conmutación más bajas, beneficios que permitirán dispositivos más delgados y más ligeros con mayor eficiencia de energía. La demanda de obleas de carburo de silicio ha crecido rápidamente en los últimos años: una tendencia al alza anticipada para 2024 cuando los dispositivos de carburo de silicio experimentarán una expansión explosiva del mercado global.

Los productores de obleas han respondido a esta mayor demanda al expandir la capacidad en las instalaciones existentes, así como desarrollar nuevos sitios de producción e invertir en equipos para aumentar la disponibilidad de obleas de carburo de silicio, lo que ayuda a los fabricantes a satisfacer la demanda de dispositivos avanzados en sectores como vehículos eléctricos y 5G.

A medida que la demanda de obleas de carburo de silicio continúa aumentando, es esencial que los procesos de fabricación se mejoren para cumplir con las especificaciones de las industrias de usuarios finales para la calidad. Para lograr este objetivo, es necesario minimizar los defectos de cristal prolongados y regular la forma y la planitud de la superficie para asegurarse de que estas obleas puedan usarse con éxito en los procesos de litografía.

Los fabricantes también deben desarrollar un proceso rentable para producir obleas de carburo de silicio, para permitirles crear grandes números a costos razonables. Con este fin, los materiales aplicados crearon el sistema Mirra Durum CMP que combina el pulido, la medición de la eliminación de materiales, la limpieza y el secado en una plataforma para reducir el tiempo y la mano de obra necesaria para preparar obleas para la litografía mientras mejora la calidad en las obleas terminadas.

La demanda de carburo de silicio ha aumentado drásticamente recientemente | Silicon Carbide está experimentando una demanda sin precedentes debido a la conciencia global y la presión del gobierno para la reducción de las emisiones de carbono, con el uso de vehículos eléctricos que impulsan este crecimiento. El carburo de silicio proporciona una disipación de calor superior, mientras que su mayor voltaje de descomposición permite dispositivos más delgados que adquieren cargas eléctricas similares como dispositivos de silicio al tiempo que mejora la durabilidad y la reducción del tamaño.

Los fabricantes que buscan hacer nuevos materiales las opciones viables deben optimizar los procesos de producción existentes minimizando los costos del proceso y aumentando los rendimientos, trabajando estrechamente con sus proveedores para que puedan probar y reasvalificar rápidamente los productos cuando hay cambios en los métodos o especificaciones de fabricación.

Como paso inicial, los polvos de carburo de silicio primero deben formarse en sus formas deseadas utilizando diversas técnicas, como prensado, extrusión y fundición de deslizamiento. Después de completar la configuración, estas formas deben calentarse a altas temperaturas en una atmósfera controlada por el medio ambiente para producir productos densos de carburo de silicio sólido.

Tan pronto como se completa el proceso de sinterización, el carburo de silicio se puede procesar en obleas para su uso en diversas aplicaciones como inversores de energía solar e inversores de vehículos eléctricos. Particularmente valioso en la industria de los vehículos eléctricos es su menor resistencia, lo que ayuda a reducir el tamaño de la batería y el consumo de energía, al tiempo que tiene una banda de banda más amplia que el silicio normal para funcionar mejor con sistemas que superan los niveles de voltaje de 1,000 V.

El carburo de silicio es un material semiconductor de tercera generación, a diferencia de los semiconductores de primera y segunda generación como el silicio (Si) y el germanio (GE) o el arsenuro de galio (GAA)/ arsenuro de galio de aluminio (algaas). El carburo de silicio es una excelente elección de material en dispositivos electrónicos de potencia debido a su alto voltaje de descomposición, bajo costo de producción y excelentes propiedades de resistencia a la temperatura; Además, las tasas de conmutación cerca de 10 veces más rápido que el silicio y su capacidad para soportar más campos eléctricos hace que sea su utilidad en aplicaciones electrónicas de potencia.

Las demandas de vehículos eléctricos, infraestructura 5G y carga rápida están impulsando a los fabricantes hacia el uso de componentes de energía semiconductores hechos de SIC. Los fabricantes necesitan el equipo correcto para manejar esta nueva forma de dispositivo de manera eficiente: cortar las obleas SIC con precisión para que puedan ensamblarse en dispositivos.

Para lograr este objetivo, los fabricantes necesitan tecnología de vanguardia para el paso de corte de su proceso de producción. El corte es un componente integral de la fabricación de chips, por lo que optimizar el rendimiento al minimizar el reelaboración reducirá los costos generales para los fabricantes de chips. Pureon proporciona soluciones para esta etapa que cumplen con estos criterios: estas herramientas pueden soportar productos químicos reactivos utilizados durante los procesos de pulido y al mismo tiempo ofrecen una precisión superior cuando se trata de materiales difíciles como el carburo de silicio.

El carburo de silicio es el material central de tercera generación utilizado en la producción de chips semiconductores. Con propiedades físicas sobresalientes y un collar de banda extremadamente ancho, el carburo de silicio es una excelente opción de material para aplicaciones de alta temperatura y frecuencia de alta potencia, como vehículos eléctricos y dispositivos 5G. Los fabricantes necesitan sustratos de alta calidad para usar el carburo de silicio de manera efectiva y optimizar los procesos de producción actuales para reducir los costos del proceso y al mismo tiempo mejorar los rendimientos.

SIC requiere herramientas de procesamiento especiales que puedan acomodar su maquillaje químico único y características físicas, y hay soluciones para ayudar a procesar este material con éxito.

Los fabricantes tienen dos opciones para fabricar polvo de carburo de silicio: use el proceso Lely para convertirlo en especies de alta temperatura de dióxido de silicio, carbono y silicio; o cultivar SiC cúbico usando deposición de vapor químico, utilizando una mezcla especial de gases que ingresan a un entorno de vacío y se combinan en cristales individuales en sustratos. Ambos procesos requieren experiencia e inversión sustanciales al ampliar.

El carburo de silicio eventualmente podría reemplazar el silicio como el material de elección para muchos componentes de chips en la electrónica de consumo e industrial. Los dispositivos eléctricos podrían beneficiarse de su resistencia de voltaje superior y conductividad térmica en comparación con su primo más familiar, el silicio. Además, el carburo de silicio podría revolucionar los vehículos con baterías a través de tiempos de carga más rápidos y un mayor rango.