SiC – Silicon Carbide

SiC được phát hiện vào năm 1893 như một chất mài mòn công nghiệp cho bánh mài và phanh ô tô. Khoảng giữa thế kỷ 20, việc sử dụng wafer SiC đã phát triển, bao gồm cả trong công nghệ LED. Kể từ đó, nó đã mở rộng sang nhiều ứng dụng bán dẫn nhờ các đặc tính vật lý ưu việt. Những đặc tính này thể hiện rõ qua phạm vi ứng dụng rộng rãi của nó trong và ngoài ngành công nghiệp bán dẫn. Khi Định luật Moore dường như đã đạt đến giới hạn, nhiều công ty trong ngành công nghiệp bán dẫn đang hướng tới silicon carbide như một vật liệu bán dẫn của tương lai. SiC có thể được sản xuất bằng nhiều loại polytype SiC, mặc dù trong ngành công nghiệp bán dẫn, hầu hết các chất nền đều là 4H-SiC, trong khi 6H- trở nên ít phổ biến hơn khi thị trường SiC phát triển. Khi đề cập đến silicon carbide 4H- và 6H-, chữ H biểu thị cấu trúc mạng tinh thể. Con số này biểu thị trình tự xếp chồng của các nguyên tử trong cấu trúc tinh thể, điều này được mô tả trong biểu đồ khả năng SVM bên dưới. Ưu điểm của Độ cứng Silicon Carbide Có rất nhiều ưu điểm khi sử dụng silicon carbide so với các chất nền silicon truyền thống hơn. Một trong những ưu điểm chính của vật liệu này là độ cứng của nó. Điều này mang lại cho vật liệu nhiều lợi thế trong các ứng dụng tốc độ cao, nhiệt độ cao và/hoặc điện áp cao. Tấm wafer silicon carbide có độ dẫn nhiệt cao, nghĩa là chúng có thể truyền nhiệt từ điểm này sang điểm khác tốt. Điều này cải thiện độ dẫn điện và cuối cùng là thu nhỏ kích thước, một trong những mục tiêu phổ biến khi chuyển sang wafer SiC. Khả năng chịu nhiệt: Tấm nền SiC cũng có hệ số giãn nở nhiệt thấp. Giãn nở nhiệt là lượng và hướng mà vật liệu giãn nở hoặc co lại khi nóng lên hoặc nguội đi. Lý giải phổ biến nhất là băng, mặc dù nó có tính chất ngược lại với hầu hết các kim loại, giãn nở khi nguội đi và co lại khi nóng lên. Hệ số giãn nở nhiệt thấp của silicon carbide đồng nghĩa với việc nó không thay đổi đáng kể về kích thước hoặc hình dạng khi nóng lên hoặc nguội đi, điều này khiến nó trở nên hoàn hảo để lắp vào các thiết bị nhỏ và tích hợp nhiều bóng bán dẫn hơn trên một chip duy nhất. Một ưu điểm lớn khác của tấm nền này là khả năng chống sốc nhiệt cao. Điều này có nghĩa là chúng có khả năng thay đổi nhiệt độ nhanh chóng mà không bị vỡ hoặc nứt. Điều này tạo ra một lợi thế rõ ràng khi chế tạo thiết bị vì đây là một đặc tính dẻo dai khác giúp cải thiện tuổi thọ và hiệu suất của silicon carbide so với silicon khối truyền thống. Ngoài khả năng chịu nhiệt, đây còn là một chất nền rất bền và không phản ứng với axit, kiềm hoặc muối nóng chảy ở nhiệt độ lên đến 800°C. Điều này mang lại tính linh hoạt cho các chất nền này trong ứng dụng và hỗ trợ khả năng vượt trội hơn silicon khối trong nhiều ứng dụng. Độ bền ở nhiệt độ cao cũng cho phép nó hoạt động an toàn ở nhiệt độ trên 1600°C. Điều này khiến nó trở thành chất nền phù hợp cho hầu hết mọi ứng dụng nhiệt độ cao.