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Nella produzione di semiconduttori e nell'ottica di precisione, la scelta del materiale di substrato è fondamentale per ottenere elevate prestazioni del dispositivo e affidabilità del processo.Tra i materiali più utilizzati c'è lo zaffiro (Al2O3)Le proprietà del carburo di silicio (SiO2) e del quarzo (SiO2) presentano vantaggi unici, ma le loro proprietà variano notevolmente in termini termici, meccanici e chimici.che influenzano la loro idoneità a diverse applicazioniQuesto articolo fornisce un confronto basato su prove per guidare la selezione dei materiali per i processi dei semiconduttori.

1Proprietà meccaniche

Analisi:
Sapphire e SiC sono materiali estremamente duri, che li rendono resistenti all'usura e agli graffi, il che è fondamentale per la manipolazione durante la lavorazione delle wafer.limitare il suo uso in ambienti ad elevato stress.

2. Proprietà termiche

Analisi:
Il SiC supera sia lo zaffiro che il quarzo nella conduttività termica, consentendo una dissipazione del calore efficiente in applicazioni elettroniche ad alta potenza.con una lunghezza massima di 20 mm o più ma non superiore a 30 mm,. Lo zaffiro bilancia la stabilità termica e la conduttività termica moderata, comunemente utilizzati nei dispositivi LED e RF.

3Stabilità chimica e ambientale

Analisi:
Tutti e tre i materiali presentano un'eccellente stabilità chimica, ma il SiC è particolarmente adatto ad ambienti corrosivi o abrasivi.considerando che lo zaffiro e il SiC rimangono stabili.

4Considerazioni ottiche ed elettriche

Analisi:
Lo zaffiro e il quarzo sono ampiamente utilizzati per finestre ottiche a causa della loro trasparenza nelle gamme visibili dai raggi UV.L'ampio intervallo di banda e l'elevata resistenza dielettrica del SiC® lo rendono ideale per dispositivi semiconduttori ad alta tensione e temperatura, come l'elettronica di potenza e gli amplificatori RF.

5. Costo e fabbricabilità

Analisi:
Il quarzo è il più conveniente e facile da elaborare, rendendolo popolare per componenti ottici su scala di laboratorio o a basso costo.ma forniscono prestazioni meccaniche e termiche superiori, essenziali per le applicazioni di semiconduttori più impegnative.

Conclusioni

Scegliere tra zaffiro, quarzo e SiC richiede un'attenta considerazione di fattori meccanici, termici, chimici, ottici e di costo:

• Sapphireoffre un equilibrio di durezza, stabilità termica e trasparenza ottica, rendendolo ideale per LED, finestre ottiche e alcuni microelettronici.

• Quarzoeccelle in termini di costo-efficacia, facilità di lavorazione e resistenza chimica, adatta a dispositivi di laboratorio, maschere per fotolitografia e applicazioni a bassa potenza.

• SiCfornisce eccezionale conduttività termica, durezza e stabilità chimica, indispensabili per l'elettronica ad alta potenza, ambienti difficili e applicazioni che richiedono estrema durata.

Per gli ingegneri dei semiconduttori e gli scienziati dei materiali, questo confronto basato sull'evidenza supporta la selezione razionale dei materiali, garantendo prestazioni ottimali del dispositivo e affidabilità del processo.