SiC – Siliziumkarbid

Siliziumkarbid wurde 1893 als industrielles Schleifmittel für Schleifscheiben und Autobremsen entdeckt. Etwa Mitte des 20. Jahrhunderts wurde die Verwendung von SiC-Wafern auch in der LED-Technologie erweitert. Seitdem hat es sich aufgrund seiner vorteilhaften physikalischen Eigenschaften in zahlreichen Halbleiteranwendungen etabliert. Diese Eigenschaften zeigen sich in seinem breiten Anwendungsspektrum innerhalb und außerhalb der Halbleiterindustrie. Da das Mooresche Gesetz an seine Grenzen stößt, setzen viele Unternehmen der Halbleiterindustrie auf Siliziumkarbid als Halbleitermaterial der Zukunft. SiC kann aus mehreren SiC-Polytypen hergestellt werden, wobei in der Halbleiterindustrie die meisten Substrate entweder 4H-SiC sind, wobei 6H-SiC mit dem Wachstum des SiC-Marktes immer seltener wird. Bei 4H- und 6H-Siliziumkarbid steht das H für die Struktur des Kristallgitters. Die Zahl stellt die Stapelfolge der Atome innerhalb der Kristallstruktur dar, die in der untenstehenden Tabelle der SVM-Fähigkeiten beschrieben wird. Vorteile von Siliziumkarbid – Härte: Siliziumkarbid bietet gegenüber herkömmlichen Siliziumsubstraten zahlreiche Vorteile. Einer der Hauptvorteile dieses Materials ist seine Härte. Diese verleiht ihm zahlreiche Vorteile bei Hochgeschwindigkeits-, Hochtemperatur- und/oder Hochspannungsanwendungen. Siliziumkarbid-Wafer haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch sie Wärme gut von einem Punkt zum anderen übertragen können. Dies verbessert die elektrische Leitfähigkeit und ermöglicht letztendlich die Miniaturisierung, eines der häufigsten Ziele der Umstellung auf SiC-Wafer. Thermische Eigenschaften: SiC-Substrate haben zudem einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Wärmeausdehnung beschreibt den Betrag und die Richtung, in der sich ein Material beim Erhitzen oder Abkühlen ausdehnt oder zusammenzieht. Die häufigste Erklärung ist Eis, obwohl es sich entgegengesetzt zu den meisten Metallen verhält: Es dehnt sich beim Abkühlen aus und schrumpft beim Erhitzen. Der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient von Siliziumkarbid bedeutet, dass es sich beim Erhitzen oder Abkühlen nicht wesentlich in Größe und Form verändert. Dadurch eignet es sich perfekt für den Einbau in kleine Geräte und die Unterbringung mehrerer Transistoren auf einem einzigen Chip. Ein weiterer großer Vorteil dieser Substrate ist ihre hohe Temperaturwechselbeständigkeit. Das bedeutet, dass sie Temperaturänderungen schnell überstehen können, ohne zu brechen oder zu reißen. Dies schafft einen klaren Vorteil bei der Herstellung von Geräten, da es sich um eine weitere Zähigkeitseigenschaft handelt, die die Lebensdauer und Leistung von Siliziumkarbid im Vergleich zu herkömmlichem Silizium verbessert. Zusätzlich zu seinen thermischen Eigenschaften ist es ein sehr langlebiges Substrat und reagiert bei Temperaturen bis zu 800 °C nicht mit Säuren, Laugen oder geschmolzenen Salzen. Dies verleiht diesen Substraten Vielseitigkeit in ihren Anwendungen und trägt dazu bei, dass sie in vielen Anwendungen die Leistung von Silizium übertreffen. Seine Festigkeit bei hohen Temperaturen ermöglicht zudem einen sicheren Betrieb bei Temperaturen über 1600 °C. Damit ist es ein geeignetes Substrat für nahezu jede Hochtemperaturanwendung.