SiC – Carbur de silici

El carbur de silici es va descobrir el 1893 com a abrasiu industrial per a les moles i els frens d'automòbils. Cap a mitjans del segle XX, els usos de les oblies de SiC van créixer fins a incloure's en la tecnologia LED. Des de llavors, s'ha expandit a nombroses aplicacions de semiconductors a causa de les seves propietats físiques avantatjoses. Aquestes propietats són evidents en la seva àmplia gamma d'usos dins i fora de la indústria dels semiconductors. Amb la llei de Moore que sembla arribar al seu límit, moltes empreses de la indústria dels semiconductors estan mirant cap al carbur de silici com el material semiconductor del futur. El SiC es pot produir utilitzant múltiples politipus de SiC, tot i que dins de la indústria dels semiconductors, la majoria dels substrats són 4H-SiC, i el 6H- esdevé menys comú a mesura que el mercat del SiC ha crescut. Quan es fa referència al carbur de silici 4H- i 6H-, la H representa l'estructura de la xarxa cristal·lina. El número representa la seqüència d'apilament dels àtoms dins de l'estructura cristal·lina, això es descriu al gràfic de capacitats SVM següent. Avantatges de la duresa del carbur de silici Hi ha nombrosos avantatges d'utilitzar carbur de silici respecte als substrats de silici més tradicionals. Un dels principals avantatges d'aquest material és la seva duresa. Això dóna al material nombrosos avantatges, en aplicacions d'alta velocitat, alta temperatura i/o alta tensió. Les oblies de carbur de silici tenen una alta conductivitat tèrmica, la qual cosa significa que poden transferir calor d'un punt a un altre. Això millora la seva conductivitat elèctrica i, en última instància, la miniaturització, un dels objectius comuns de canviar a oblies de SiC. Capacitats tèrmiques Els substrats de SiC també tenen un baix coeficient d'expansió tèrmica. L'expansió tèrmica és la quantitat i la direcció que un material s'expandeix o es contrau a mesura que s'escalfa o es refreda. L'explicació més comuna és el gel, tot i que es comporta de manera oposada a la majoria dels metalls, expandint-se a mesura que es refreda i encongint-se a mesura que s'escalfa. El baix coeficient d'expansió tèrmica del carbur de silici significa que no canvia significativament de mida o forma a mesura que s'escalfa o es refreda, cosa que el fa perfecte per adaptar-se a dispositius petits i empaquetar més transistors en un sol xip. Un altre avantatge important d'aquests substrats és la seva alta resistència al xoc tèrmic. Això significa que tenen la capacitat de canviar de temperatura ràpidament sense trencar-se ni esquerdar-se. Això crea un clar avantatge a l'hora de fabricar dispositius, ja que és una altra característica de resistència que millora la vida útil i el rendiment del carbur de silici en comparació amb el silici a granel tradicional. A més de les seves capacitats tèrmiques, és un substrat molt resistent i no reacciona amb àcids, àlcalis o sals foses a temperatures de fins a 800 °C. Això dóna versatilitat a aquests substrats en les seves aplicacions i ajuda encara més a la seva capacitat de superar el silici a granel en moltes aplicacions. La seva resistència a altes temperatures també li permet funcionar amb seguretat a temperatures superiors a 1600 °C. Això el converteix en un substrat adequat per a pràcticament qualsevol aplicació d'alta temperatura.