SiC – szilícium-karbid

A szilícium-karbidot 1893-ban fedezték fel, mint ipari csiszolóanyagot csiszolókorongokhoz és autófékekhez. A 20. század közepén a szilícium-karbid lapkák felhasználása egyre nőtt a LED-technológiában. Azóta előnyös fizikai tulajdonságainak köszönhetően számos félvezető alkalmazásra bővült. Ezek a tulajdonságok nyilvánvalóak a félvezetőiparon belüli és azon kívüli alkalmazások széles körében. Mivel úgy tűnik, hogy Moore törvénye eléri a határait, a félvezetőiparban számos vállalat a szilícium-karbidot tekinti a jövő félvezető anyagának. A szilícium-karbid többféle szilícium-karbid felhasználásával is előállítható, bár a félvezetőiparban a legtöbb szubsztrátum 4H-SiC, a 6H pedig egyre ritkább, ahogy a SiC piac nő. A 4H- és 6H-szilícium-karbidra hivatkozva a H a kristályrács szerkezetét jelenti. A szám a kristályszerkezeten belüli atomok egymásra halmozódását jelöli, ezt az alábbi SVM képességtáblázat írja le. A szilícium-karbid keménységének előnyei A szilícium-karbid használatának számos előnye van a hagyományos szilíciumhordozókhoz képest. Ennek az anyagnak az egyik fő előnye a keménysége. Ez számos előnnyel jár az anyagnak nagy sebességű, magas hőmérsékletű és/vagy nagyfeszültségű alkalmazásokban. A szilícium-karbid lapkák magas hővezető képességgel rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy jól átadják a hőt egyik pontról a másikra. Ez javítja az elektromos vezetőképességét és végső soron a miniatürizálást, ami a SiC lapkákra való átállás egyik közös célja. Hőképesség A SiC szubsztrátumok hőtágulási együtthatója is alacsony. A hőtágulás az a mértéke és iránya, ahogyan az anyag tágul vagy összehúzódik, ahogy felmelegszik vagy lehűl. A legáltalánosabb magyarázat a jég, bár a legtöbb fém ellentétesen viselkedik, lehűléskor tágul, felmelegedéskor pedig zsugorodik. A szilícium-karbid alacsony hőtágulási együtthatója azt jelenti, hogy nem változik jelentősen sem a mérete, sem az alakja felmelegedéskor vagy lehűléskor, így kiválóan alkalmas kisméretű készülékekbe való beillesztésre és több tranzisztor egyetlen chipre történő bepakolására. Ezen aljzatok másik nagy előnye a hősokkokkal szembeni nagy ellenállás. Ez azt jelenti, hogy képesek gyorsan megváltoztatni a hőmérsékletet törés vagy repedés nélkül. Ez egyértelmű előnyt jelent az eszközök gyártása során, mivel ez egy másik szívóssági jellemző, amely javítja a szilícium-karbid élettartamát és teljesítményét a hagyományos ömlesztett szilíciumhoz képest. Termikus tulajdonságain túlmenően nagyon tartós hordozó, és nem lép reakcióba savakkal, lúgokkal vagy olvadt sókkal 800°C-ig. Ez sokoldalúbbá teszi ezeket a szubsztrátumokat az alkalmazásokban, és tovább segíti a szilícium tömeges teljesítményét számos alkalmazásban. Magas hőmérsékleten való szilárdsága 1600°C feletti hőmérsékleten is biztonságos működést tesz lehetővé. Ez alkalmassá teszi gyakorlatilag bármilyen magas hőmérsékletű alkalmazáshoz.