SiC – силициев карбид

Силициевият карбид е открит през 1893 г. като индустриален абразив за шлифовъчни колела и автомобилни спирачки. Около средата на 20-ти век употребата на пластини от SiC нараства, за да се включи в LED технологията. Оттогава той се разшири в многобройни полупроводникови приложения поради своите изгодни физически свойства. Тези свойства са очевидни в широкия му диапазон от приложения във и извън полупроводниковата индустрия. Тъй като законът на Мур изглежда достига своя предел, много компании в полупроводниковата индустрия гледат към силициев карбид като полупроводников материал на бъдещето. SiC може да бъде произведен с помощта на множество политипове SiC, въпреки че в рамките на полупроводниковата индустрия повечето субстрати са или 4H-SiC, като 6H- става все по-рядко срещан, тъй като пазарът на SiC се разраства. Когато се говори за 4H- и 6H- силициев карбид, H представлява структурата на кристалната решетка. Числото представлява последователността на подреждане на атомите в кристалната структура, това е описано в диаграмата с възможности на SVM по-долу. Предимства на твърдостта на силициевия карбид Има много предимства при използването на силициев карбид пред по-традиционните силициеви субстрати. Едно от основните предимства на този материал е неговата твърдост. Това дава на материала множество предимства при приложения с висока скорост, висока температура и/или високо напрежение. Пластините от силициев карбид имат висока топлопроводимост, което означава, че могат добре да пренасят топлина от една точка в друга. Това подобрява неговата електрическа проводимост и в крайна сметка миниатюризация, една от общите цели при преминаване към SiC пластини. Топлинни възможности SiC субстратите също имат нисък коефициент на топлинно разширение. Топлинното разширение е количеството и посоката, в която материалът се разширява или свива, докато се нагрява или охлажда. Най-често срещаното обяснение е ледът, въпреки че той се държи противоположно на повечето метали, като се разширява при охлаждане и се свива при нагряване. Ниският коефициент на топлинно разширение на силициевия карбид означава, че той не се променя значително по размер или форма, докато се нагрява или охлажда, което го прави идеален за монтиране в малки устройства и опаковане на повече транзистори в един чип. Друго основно предимство на тези субстрати е тяхната висока устойчивост на термичен шок. Това означава, че те имат способността да променят температурите бързо, без да се счупят или напукат. Това създава ясно предимство при производството на устройства, тъй като е друга характеристика на якост, която подобрява живота и производителността на силициевия карбид в сравнение с традиционния насипен силиций. Освен топлинните си способности, той е много издръжлив субстрат и не реагира с киселини, основи или разтопени соли при температури до 800°C. Това дава на тези субстрати гъвкавост в техните приложения и допълнително подпомага способността им да надхвърлят ефективността на насипния силиций в много приложения. Неговата здравина при високи температури също му позволява безопасно да работи при температури над 1600°C. Това го прави подходящ субстрат за практически всяко високотемпературно приложение.