Microelectrònica: El poder del SiC a l'interior

Introdução: A revolução dos semicondutores com carbeto de silício personalizado

Na busca incessante por sistemas eletrônicos mais eficientes, potentes e compactos, o setor de microeletrônica está à beira de uma transformação significativa, impulsionada em grande parte pelo advento de materiais avançados. Entre eles, o carbeto de silício (SiC) surgiu como um dos pioneiros, prometendo redefinir os limites do desempenho em aplicações de alta potência e alta frequência. Os produtos personalizados de carbeto de silício não são apenas uma melhoria incremental; eles representam uma mudança fundamental, oferecendo uma condutividade térmica incomparável, maior força de campo elétrico de ruptura e um bandgap mais amplo em comparação com o silício tradicional. Essas propriedades intrínsecas fazem do SiC um material essencial para dispositivos microeletrônicos de última geração, essenciais para setores que vão desde o automotivo e aeroespacial até o de energia renovável e telecomunicações. À medida que cresce a demanda por desempenho superior, eficiência energética e confiabilidade operacional em condições extremas, a função dos componentes personalizados de SiC - adaptados às necessidades de aplicações específicas - torna-se cada vez mais vital. Esta postagem do blog se aprofunda no poder transformador do carbeto de silício na microeletrônica, explorando suas aplicações, vantagens, considerações de projeto e os fatores que tornam um fornecedor confiável de SiC indispensável para os fabricantes que desejam se manter à frente em um cenário competitivo. Exploraremos por que os engenheiros, os gerentes de compras e os compradores técnicos estão recorrendo cada vez mais a fornecedores especializados em SiC soluções SiC personalizadas para desbloquear novas possibilidades de desempenho do dispositivo e eficiência do sistema.

A jornada do carbeto de silício, de um material de nicho a uma pedra angular da microeletrônica moderna, é uma prova de suas características excepcionais. Sua capacidade de operar em temperaturas, tensões e frequências mais altas abre portas para inovações que antes eram inatingíveis com tecnologias baseadas em silício. Para as empresas de fabricação de semicondutores, eletrônica de potência e outras, compreender e aproveitar os recursos do SiC personalizado não é mais opcional, mas um imperativo estratégico para o crescimento futuro e a liderança tecnológica.

O papel cada vez maior do SiC na microeletrônica: Diversas aplicações

As propriedades eletrônicas e térmicas exclusivas do carbeto de silício impulsionaram sua adoção em uma gama diversificada de aplicações microeletrônicas, mudando fundamentalmente a forma como a energia é gerenciada, convertida e controlada. Suas características de desempenho superior são particularmente impactantes em setores de alta demanda.

• Eletrônica de potência: Os dispositivos baseados em SiC, como MOSFETs, diodos Schottky e módulos de potência, estão revolucionando a conversão de energia. Eles permitem frequências de comutação e temperaturas operacionais significativamente mais altas, levando a fontes de alimentação, inversores e conversores menores, mais leves e mais eficientes. Isso é fundamental para veículos elétricos (EVs), sistemas de energia renovável (inversores solares e eólicos) e acionamentos de motores industriais. A demanda por SiC 功率器件 está aumentando rapidamente.
• Setor automotivo: Além dos trens de força de EV (inversores, carregadores de bordo, conversores CC-CC), o SiC está sendo usado em vários sensores automotivos e eletrônicos de alta temperatura, contribuindo para melhorar o desempenho, a autonomia e a confiabilidade do veículo.
• Aeroespacial e Defesa: A capacidade do SiC de resistir a ambientes adversos - altas temperaturas, radiação e estresse mecânico - torna-o ideal para aplicações aeroespaciais e de defesa. Isso inclui sistemas de energia para satélites, sistemas de radar e aviônicos, nos quais a confiabilidade e o desempenho são fundamentais. Eletrônicos de SiC de alta temperatura a zo rediek amañ.
• Energiezh adnevezadus: Os inversores SiC são essenciais para melhorar a eficiência da conversão de energia solar e eólica, maximizando a produção de energia e reduzindo os custos do sistema. Sua robustez também contribui para uma vida útil operacional mais longa em condições externas exigentes.
• Pellgehentiñ : Nas tecnologias de comunicação 5G e futuras, o SiC é usado em amplificadores de potência de radiofrequência (RF) e dispositivos de alta frequência, oferecendo melhor desempenho e gerenciamento térmico para estações rádio-base e outros componentes de infraestrutura.
• Manufatura industrial: Os dispositivos SiC de alta potência melhoram a eficiência de equipamentos industriais, incluindo sistemas de aquecimento por indução, fontes de alimentação de soldagem e fontes de alimentação ininterrupta (UPS), levando à economia de energia e ao aumento da produtividade. Lodennoù SiC greantel estão se tornando padrão.
• Fabrikadur LED: Embora o GaN sobre SiC seja comum, os próprios substratos de SiC desempenham um papel importante devido às suas propriedades térmicas, contribuindo para a longevidade e o desempenho dos LEDs de alto brilho.
• Santadurioù gwrezverk uhel: A estabilidade do SiC&#8217 em temperaturas extremas permite o desenvolvimento de sensores capazes de operar em ambientes onde os sensores baseados em silício falhariam, como em motores de combustão, turbinas e monitoramento de processos industriais.

Enframmadur Spisaat gourc'holenoù gwirheñvel ; gourc'holenoù strishoc'h a gresk ar c'houstioù atav. Al live rekis a rank bezañ kaset gant ezhommoù oberiant an arver. e a epitaxia é fundamental para essas aplicações, permitindo a adaptação precisa das propriedades do material para atender às demandas específicas de cada caso de uso. Com a evolução da tecnologia, espera-se que as aplicações de SiC em microeletrônica se expandam ainda mais, impulsionando a inovação e a eficiência em vários setores.

Por que o SiC personalizado está revolucionando a microeletrônica

A mudança para soluções personalizadas de carbeto de silício em microeletrônica não é apenas uma tendência; é uma resposta estratégica à crescente demanda por maior desempenho, maior eficiência e maior confiabilidade em dispositivos e sistemas eletrônicos. Os componentes prontos para uso podem oferecer benefícios gerais, mas fabricação personalizada de SiC permite que os engenheiros liberem todo o potencial do material, adaptando suas propriedades e seu design a requisitos de aplicação específicos, muitas vezes exigentes.

As principais vantagens que impulsionam essa revolução incluem:

• Merañ Termek Optimizaet: O SiC possui uma condutividade térmica aproximadamente três vezes maior que a do silício. Os componentes personalizados de SiC podem ser projetados com geometrias específicas e recursos de integração que maximizam a dissipação de calor. Isso é fundamental para aplicações de alta densidade de potência, permitindo que os dispositivos funcionem mais frios, reduzindo a necessidade de sistemas de resfriamento volumosos e prolongando a vida útil. Por exemplo, os dissipadores de calor ou substratos personalizados podem ser adaptados ao perfil térmico de um módulo de potência específico.
• Poboljšane električne performanse:
  • Obererezh Voltaj Uheloc'h: O campo elétrico de ruptura do SiC&#8217 é cerca de dez vezes maior que o do silício. A personalização permite estruturas de dispositivos (por exemplo, perfis de dopagem específicos, extensões de terminação de junção em MOSFEToù SiC) otimizado para classificações de tensão muito altas sem comprometer a resistência de ativação ou a velocidade de comutação.
  • Frekansoù Treuzkas Uheloc'h: Os dispositivos SiC podem comutar muito mais rapidamente do que os dispositivos de silício, o que resulta em componentes passivos menores (indutores, capacitores) e, portanto, em sistemas mais compactos e leves. Os projetos personalizados podem ajustar as características da porta e reduzir as capacitâncias parasitas para obter o melhor desempenho de comutação.
  • Pierderi de energie mai mici: O intervalo de banda mais amplo e a menor resistência de ativação (R_DS(on)) dos dispositivos SiC se traduzem em perdas de condução e comutação significativamente reduzidas. A personalização pode minimizar ainda mais essas perdas, otimizando o tamanho da matriz, a área ativa e as estruturas internas para um determinado ponto de operação.
• Douester galloud kresket: A combinação de propriedades térmicas e elétricas superiores permite uma densidade de potência muito maior. Os componentes SiC personalizados permitem o design de dispositivos mais potentes em pacotes menores, um fator crítico em aplicações como veículos elétricos, sistemas de energia portáteis e unidades industriais compactas.
• Maior confiabilidade em ambientes adversos: A robustez inerente do SiC&#8217 significa que ele pode operar de forma confiável em temperaturas superiores a 200°C e é mais resistente à radiação. A personalização pode envolver soluções específicas de embalagem ou composições de materiais que aumentam ainda mais essa resistência para aplicações aeroespaciais, de perfuração de poços ou industriais pesadas.
• Fatores de Forma Específicos da Aplicação: Nem todas as aplicações podem acomodar tamanhos ou formatos de componentes padrão. Peças personalizadas de SiC podem ser fabricados em geometrias e espessuras exclusivas e com metalização específica ou camadas de interface para se integrarem perfeitamente a sistemas complexos ou com restrições de espaço. Isso inclui wafers de tamanho personalizado, substratos de formato exclusivo ou elementos sensores integrados.
• Custos Reduzidos em Nível de Sistema: Embora o material de SiC em si possa ser mais caro do que o silício, as soluções personalizadas de SiC geralmente resultam em custos gerais mais baixos do sistema. Isso é obtido por meio de maior eficiência (menos desperdício de energia), requisitos de resfriamento reduzidos, componentes periféricos menores e maior vida útil do sistema com menos manutenção.

Ao optar pelo carbeto de silício personalizado, as empresas podem obter uma vantagem competitiva significativa, desenvolvendo produtos que não são apenas mais eficientes e confiáveis, mas também otimizados especificamente para os desafios exclusivos de seu mercado-alvo. Essa abordagem personalizada é o que realmente revoluciona o design e o desempenho microeletrônicos.

Principais classes de materiais de SiC para aplicações microeletrônicas

O desempenho excepcional do carbeto de silício na microeletrônica está enraizado em seus vários politótipos, cada um com estruturas cristalinas e propriedades eletrônicas distintas. A escolha do grau de SiC é fundamental e depende muito dos requisitos específicos da aplicação. Os poliptipos mais proeminentes para dispositivos microeletrônicos são o 4H-SiC e o 6H-SiC, sendo que o SiC cultivado em Lely e em Van Arkel (CVD) geralmente se refere a métodos de crescimento ou formas especializadas de alta pureza.

Politipo/Grau SiC	Principais propriedades	Aplicações microeletrônicas primárias	Considerações
4H-SiC (Hexagonal)	Bandgap mais amplo (~3,26 eV) Maior mobilidade de elétrons (especialmente perpendicular ao eixo c) Mobilidade isotrópica de elétrons Menor anisotropia de dopagem	Dispositivos de alta potência e alta frequência: MOSFETs Diodos de barreira Schottky (SBDs) Transistores de efeito de campo de porta de junção (JFETs) Transistores de junção bipolar (BJTs) Circuitos integrados (ICs) Preferido para a maioria dos dispositivos de energia modernos.	Escolha dominante para dispositivos de potência vertical devido à mobilidade superior de elétrons. Pode ter maior densidade de deslocamento do plano basal (BPD), embora os avanços estejam atenuando isso. Requer alta qualidade Epitaxia de SiC para otimizar o desempenho do dispositivo.
6H-SiC (Hexagonal)	Bandgap (~3,03 eV) Tecnologia historicamente mais madura Mobilidade anisotrópica de elétrons	Historicamente usado para: LEDs azuis (como substrato) Alguns MESFETs de alta frequência Desenvolvimento inicial de dispositivos de energia Atualmente, é menos comum em projetos de novos dispositivos de energia.	A menor mobilidade de elétrons e a maior anisotropia em comparação com o 4H-SiC o tornam menos ideal para a comutação de energia de alto desempenho. No entanto, sua tecnologia está bem estabelecida para determinadas aplicações de substrato.
3C-SiC (cúbico)	Bandgap menor (~2,36 eV) Propriedades isotrópicas Pode ser cultivado em substratos de silício de grande diâmetro (heteroepitaxia)	Pesquisa e aplicações de nicho: Sensores MEMS Potencial para dispositivos SiC de baixo custo se os desafios de crescimento em Si forem superados.	O crescimento de camadas espessas e de alta qualidade de 3C-SiC sobre silício é um desafio devido às incompatibilidades de expansão térmica e de rede, o que leva a altas densidades de defeitos. Ainda não foi amplamente adotado na eletrônica de potência convencional.
Semi-isolante de alta pureza (HPSI) SiC	Svært høy resistivitet (>105 Ω-cm) Normalmente, o tipo de polímero 4H-SiC ou 6H-SiC Baixos níveis de impureza de fundo	Substratos para: Amplificadores de potência de RF (por exemplo, HEMTs GaN-on-SiC) Dispositivos de alta frequência Requer excelente condutividade térmica e isolamento elétrico.	Essencial para aplicações de RF para minimizar as perdas de substrato e garantir o isolamento do dispositivo. A dopagem de vanádio ou a engenharia de defeitos intrínsecos é usada para obter propriedades de semi-isolamento. Qualidade de substratos de SiC de alta pureza é fundamental.

Além desses poliptipos, a qualidade do material de SiC, especialmente na forma de wafer, é fundamental. Isso inclui fatores como:

• Stankter Mikropipoù (SMP): Esses são defeitos de deslocamento de parafuso que podem ser prejudiciais aos dispositivos, especialmente em aplicações de alta potência. Os wafers de SiC modernos buscam uma densidade de microtubos próxima de zero.
• Densidade de Deslocamento do Plano Basal (BPD): As BPDs podem se propagar para a camada epitaxial e afetar o desempenho e a confiabilidade do dispositivo, especialmente em dispositivos bipolares.
• Fazioù Berniañ: Isso pode aumentar a tensão de estado dos diodos PiN e BJTs ao longo do tempo.
• Qualidade e planicidade da superfície: Essencial para os processos subsequentes de crescimento epitaxial e fotolitografia.

Selecionar o grau adequado de SiC e garantir a alta qualidade do material são etapas fundamentais para a fabricação de dispositivos microeletrônicos confiáveis e eficientes. Para os gerentes de compras e compradores técnicos, a especificação do grau correto e a compreensão das implicações dos defeitos do material são cruciais para o fornecimento wafers de SiC personalizados ou substratos.

Considerações críticas de projeto para microeletrônica baseada em SiC

O projeto de dispositivos e sistemas microeletrônicos com carbeto de silício requer uma abordagem diferenciada que aproveite suas vantagens exclusivas e, ao mesmo tempo, reduza os possíveis desafios. Os engenheiros devem considerar vários fatores críticos, desde o nível do dispositivo até a integração do sistema, para explorar totalmente os recursos do SiC&#8217 para aplicações de alta potência, alta temperatura e alta frequência.

• Otimização da arquitetura do dispositivo:
  • MOSFETs: Confiabilidade do óxido de porta (SiO₂/SiC) é uma preocupação fundamental. A densidade de armadilhas da interface (D_ele) afeta a mobilidade do canal e a estabilidade da tensão de limiar. As técnicas de passivação, os materiais de óxido de porta e os processos de recozimento são fundamentais. O design da região JFET em MOSFETs de trincheira ou o passo da célula em MOSFETs planares afeta o R_DS(on) e tempo de resistência a curto-circuito.
  • Diodos: Para diodos Schottky, a engenharia da altura da barreira é importante para equilibrar a queda de tensão direta e a corrente de fuga reversa. Os projetos Junction Barrier Schottky (JBS) e Merged PiN Schottky (MPS) aumentam a capacidade de corrente de surto e reduzem a fuga. Para diodos PiN, é fundamental gerenciar a degradação bipolar devido à expansão de falhas de empilhamento.
  • Terminação de borda: Devido ao alto campo de ruptura do SiC&#8217, as estruturas de terminação de borda eficazes (por exemplo, extensões de terminação de junção (JTE), placas de campo, anéis de proteção) são essenciais para evitar a ruptura prematura nas periferias do dispositivo e atingir tensões de bloqueio teóricas. É fundamental personalizar essas estruturas para classes de tensão específicas.
• Engenharia de perfil de dopagem: O controle preciso das concentrações de dopantes (tipo n e tipo p) nas camadas de deriva, nas regiões de canal e nas camadas de contato é fundamental. As altas energias de ativação de alguns dopantes no SiC exigem o recozimento em alta temperatura. Para soluções SiC personalizadasem relação aos perfis de dopagem específicos, é possível solicitar a otimização das características do dispositivo, como tensão de ruptura, resistência de ativação e velocidade de comutação.
• Estratégia de Gestão Térmica: Embora o SiC tenha excelente condutividade térmica, as altas densidades de potência alcançadas significam que o gerenciamento térmico em nível de matriz, pacote e sistema continua sendo fundamental. As considerações de projeto incluem materiais de fixação de matriz, seleção de substrato (por exemplo, cobre de ligação direta, brasagem de metal ativo) e projeto de dissipador de calor. A modelagem e a simulação térmica são essenciais.
• Dyluniad Gyriant Porth ar gyfer SiC MOSFETs: Os MOSFETs de SiC normalmente exigem tensões de acionamento de porta específicas (por exemplo, +20 V para ativação, -2 V a -5 V para desativação) para garantir baixos valores de R_DS(on) e evitar a ativação parasitária. Velocidades de comutação rápidas exigem drivers de porta com alta capacidade de fornecimento/aproveitamento de corrente e baixa indutância parasita no loop de porta para minimizar o ringing e o overshoot.
• Gerenciando a indutância e a capacitância parasitas: As rápidas taxas dV/dt e dI/dt dos dispositivos SiC podem exacerbar os problemas com indutância e capacitância parasitas no pacote e no layout da placa de circuito impresso, levando a excessos de tensão, ringing e EMI. É fundamental ter um layout cuidadoso, minimizar as áreas de loop e usar capacitores de desacoplamento adequados. Soluções avançadas de empacotamento para SiC 功率模块 concentram-se em minimizar esses parasitas.
• Proteção contra curto-circuito: Os MOSFETs de SiC geralmente têm um tempo de resistência a curto-circuito menor em comparação com os IGBTs de silício, devido ao tamanho menor da matriz para uma determinada corrente nominal. Mecanismos de proteção e detecção de curto-circuito robustos e de ação rápida são essenciais.
• Qualidade do material e defeitos: O projeto deve levar em conta a presença de defeitos de material, como BPDs e falhas de empilhamento, que podem afetar a confiabilidade de longo prazo. Os projetos de dispositivos podem incorporar recursos para atenuar o impacto desses defeitos ou especificações rigorosas de materiais para substratoù SiC são necessários.
• Compensações de custo x desempenho: Embora o SiC ofereça um desempenho superior, ele geralmente é mais caro que o silício. Os projetistas devem tomar decisões informadas para equilibrar os ganhos de desempenho com as implicações de custo, considerando os benefícios gerais do sistema. A personalização pode envolver a otimização do tamanho do molde para uma classificação de corrente específica, a fim de gerenciar de forma econômica.

Para atender a essas considerações de projeto de forma eficaz, é necessário um profundo conhecimento da física dos dispositivos SiC, dos processos de fabricação e dos requisitos de aplicação. A colaboração com empresas experientes pourchaserien keramik teknikel e os especialistas em SiC podem fornecer informações valiosas para otimizar os projetos.

Alcançando a precisão: Tolerância, acabamento de superfície & qualidade de wafer em microeletrônica de SiC

No campo da microeletrônica de carbeto de silício, a precisão não é apenas uma meta; é um requisito fundamental para a funcionalidade e a confiabilidade. A fabricação de wafers de SiC, substratos e componentes personalizados exige um controle excepcionalmente rígido sobre as tolerâncias dimensionais, o acabamento da superfície e a qualidade geral do material. Esses fatores afetam diretamente os processos posteriores, como o crescimento epitaxial, a fotolitografia, a fabricação de dispositivos e, por fim, o desempenho e o rendimento dos dispositivos baseados em SiC.

Tolerâncias dimensionais:

• Trastomhas agus Tiús Wafer: Os wafers de SiC padrão são fornecidos em diâmetros como 100 mm, 150 mm e, cada vez mais, 200 mm. As tolerâncias de espessura geralmente estão dentro de alguns micrômetros (µm) para wafers de primeira linha. Para peças personalizadas de SiCpara a produção de produtos de alta qualidade, podem ser necessárias espessuras específicas ou modificações no diâmetro, o que exige recursos precisos de corte e retificação.
• Planicidade (TTV, arco, urdidura): A variação da espessura total (TTV), a curvatura e a deformação são parâmetros críticos, especialmente para a fotolitografia, em que uma superfície muito plana é necessária para a transferência precisa do padrão. A TTV é frequentemente especificada na faixa de ≤ 5 µm para wafers de primeira linha.
• Perfil de borda e zona de exclusão: Bordas de wafer com formato preciso minimizam a geração de lascas e partículas. A zona de exclusão da borda (normalmente de 1 a 3 mm), onde os dispositivos não são fabricados, também precisa ser bem definida.
• Orientação: planos/entalhes: Eles são essenciais para o manuseio automatizado do wafer e para o alinhamento da orientação cristalográfica para um desempenho consistente do dispositivo. As tolerâncias em suas dimensões e ângulos são rigorosas.

Gorreenn Echuet ha Perzhded:

• Rugosidade da Superfície (Ra, Rq, Rz): Uma superfície atomicamente lisa é essencial para o crescimento epitaxial de alta qualidade. A rugosidade típica da superfície (Ra) para wafers de SiC prontos para epitaxia está na faixa de angstrom (por exemplo, < 0,5 nm ou até < 0,2 nm). Isso é obtido por meio de um meticuloso polimento químico-mecânico (CMP).
• Damañ dindan ar Gorreenn: Os processos de esmerilhamento, lapidação e polimento podem introduzir danos na subsuperfície. Essa camada danificada deve ser completamente removida por CMP para garantir as propriedades elétricas ideais das camadas epitaxiais cultivadas na parte superior.
• Arranhões, buracos e manchas: A superfície deve estar livre de defeitos visuais, como arranhões, buracos e manchas, que podem interferir na fabricação do dispositivo e atuar como locais de nucleação para outros defeitos. Os sistemas de inspeção automatizados são usados para classificar e contar esses defeitos.
• Contaminação por partículas: Protocolos rigorosos de sala limpa e técnicas avançadas de limpeza são empregados para minimizar a contaminação por partículas na superfície do wafer. As especificações das partículas geralmente são definidas pelo tamanho e pela contagem por unidade de área.

Qualidade do wafer (integridade do material):

• Cristalinidade e uniformidade de politopo: É fundamental garantir um politopo consistente (por exemplo, 4H-SiC) em todo o wafer e minimizar a presença de outros politopos ou grãos mal orientados. A difração de raios X (XRD) é usada para verificação.
• Stankter Diforc'hioù :
  • Stankter Mikropipoù (SMP): Conforme mencionado, esse valor deve ser o mais próximo possível de zero (por exemplo, < 0,1 cm^-2 para wafers comerciais de alta qualidade).
  • Densidade de Deslocamento do Plano Basal (BPD): Os valores-alvo são normalmente < 500 cm^-2 ou menos, dependendo da aplicação.
  • Deslocamentos de Parafuso de Rosqueamento (TSD) e Deslocamentos de Borda de Rosqueamento (TED): Eles também afetam o desempenho do dispositivo e são cuidadosamente controlados.
• Uniformidade da Resistividade: Para substratos condutores ou semi-isolantes, a resistividade deve ser uniforme em todo o wafer para garantir um comportamento consistente do dispositivo. Isso é verificado por meio de técnicas como mapeamento de correntes parasitas ou medições de capacitância-tensão (C-V) para HPSI SiC.

Atingir essas especificações rigorosas exige processos de fabricação sofisticados, ferramentas de metrologia avançadas e sistemas de controle de qualidade rigorosos. Para compradores técnicos e gerentes de compras, é essencial definir claramente esses parâmetros ao fazer o pedido waferioù SiC ou componentes personalizados. A parceria com um fornecedor que demonstre uma forte capacidade de usinagem de precisão, polimento e caracterização de defeitos é fundamental para a fabricação bem-sucedida de dispositivos microeletrônicos de SiC. Mësoni më shumë rreth mbështetjes sonë të personalizimit para obter as especificações precisas que sua aplicação exige.

Pós-processamento essencial para dispositivos microeletrônicos de SiC

Depois que as estruturas básicas dos dispositivos de carbeto de silício (como MOSFETs ou diodos) são fabricadas no wafer, várias etapas críticas de pós-processamento são necessárias para transformar essas estruturas em dispositivos funcionais, confiáveis e empacotáveis. Essas etapas são adaptadas aos requisitos específicos do SiC e à aplicação pretendida, muitas vezes exigindo técnicas e equipamentos especializados.

• Processamento do verso:
  • Retífica/desbaste: Os wafers geralmente são reduzidos de sua espessura inicial (por exemplo, 350-500 µm) para 100-200 µm ou até menos para dispositivos de potência. Isso reduz a resistência térmica e a resistência no estado (V_F ou R_DS(on)). A retificação de precisão é essencial para manter a integridade e o nivelamento do wafer.
  • Metalização da Parte Traseira: Após o desbaste, uma pilha de metal é depositada na parte de trás do wafer para formar o contato do dreno (para MOSFETs verticais) ou o contato do cátodo (para diodos). Os esquemas comuns de metalização incluem Ti/Ni/Ag ou Ti/Ni/Au, escolhidos para proporcionar bom contato ôhmico, capacidade de solda e condutividade térmica. A sinterização ou o recozimento geralmente ocorrem em seguida para melhorar a adesão e a resistência de contato.
• Dicing/Singulação de wafer: As matrizes individuais são separadas do wafer. Devido à dureza e à fragilidade do SiC&#8217, essa é uma etapa desafiadora.
  • Lâmina de corte em cubos: As lâminas impregnadas de diamante são comumente usadas, mas podem causar lascas ou microfissuras. A otimização do tipo de lâmina, da velocidade do fuso e do fluido de corte é fundamental.
  • Dicing/Ablation a laser: O corte a laser oferece um método sem contato que pode reduzir o estresse mecânico e o lascamento. O dicing furtivo (modificação interna do wafer seguida de quebra) ou o corte por ablação são opções.
  • Plasma Dicing: Um processo de gravação a seco que pode proporcionar um corte em cubos sem lascas, especialmente para wafers finos ou formatos de matriz complexos.
• Fixação do chip: As matrizes de SiC singuladas são fixadas em uma estrutura de chumbo, em um substrato (por exemplo, DBC (Direct Bonded Copper) ou AMB (Active Metal Brazed) para módulos) ou na base do pacote.
  • Sinteradur: A sinterização de prata (Ag) é cada vez mais popular para SiC devido à sua alta condutividade térmica, alto ponto de fusão e confiabilidade sob ciclo térmico. Isso é fundamental para gerenciar o alto fluxo de calor dos dispositivos de SiC.
  • Soldagem: As soldas tradicionais (por exemplo, AuSn, ligas SAC) podem ser usadas, mas seus pontos de fusão e resistência à fadiga mais baixos em comparação com a prata sinterizada podem limitar o desempenho em aplicações de alta temperatura.
  • Fixação com epóxi: Os epóxis condutores podem ser usados em aplicações de baixa potência ou onde o isolamento elétrico é necessário na parte traseira.
• Ligação de fios/Interconexões: As conexões elétricas são feitas a partir dos pads da parte superior da matriz de SiC (fonte e porta para MOSFETs, ânodo para diodos) para os cabos ou substrato do pacote.
  • Ligação de fios de alumínio (Al): Fios espessos de Al (100-500 µm) são comuns em dispositivos de energia devido à sua alta capacidade de transporte de corrente. Normalmente, é usada a colagem ultrassônica em cunha.
  • Ligação de fios de cobre (Cu): Oferece melhor condutividade elétrica e térmica e maior confiabilidade, mas é mais difícil de processar.
  • Colagem de fitas: As fitas de Al ou Cu podem oferecer menor indutância de loop e maior capacidade de corrente do que os fios redondos.
  • Flip-Chip ou solda de solda: Para o empacotamento avançado, especialmente para dispositivos de RF ou módulos de alta densidade, a colagem de flip-chip pode reduzir os parasitas.
• Passivação e encapsulamento:
  • Pasivaat ar Gorread: Camadas dielétricas adicionais (por exemplo, poliimida, nitreto de silício) podem ser aplicadas sobre a superfície do dispositivo (excluindo as almofadas de ligação) para maior proteção contra umidade, contaminantes e arcos elétricos, especialmente para dispositivos de alta tensão.
  • Encapsulamento/Moldagem: O dispositivo montado é encapsulado em um composto de moldagem (por exemplo, à base de epóxi) para fornecer proteção mecânica, vedação ambiental e isolamento elétrico. A moldagem por transferência é comum para pacotes discretos, enquanto os preenchimentos de gel ou o encapsulamento podem ser usados para módulos. A escolha do encapsulante deve considerar as altas temperaturas de operação do SiC&#8217.
• Testes e Burn-in: O teste elétrico final é realizado para garantir que os dispositivos atendam às especificações. Testes de burn-in ou de polarização reversa em alta temperatura (HTRB) podem ser realizados para eliminar falhas precoces e garantir a confiabilidade de longo prazo dos dispositivos Dispositivos microeletrônicos de SiC.

Cada uma dessas etapas de pós-processamento deve ser cuidadosamente otimizada para que os materiais de SiC mantenham suas vantagens inerentes e garantam a qualidade e a confiabilidade do produto final. Esse manuseio especializado destaca a necessidade de conhecimento especializado em fabricação de cerâmicas avançadas w