SiC – 炭化ケイ素

炭化ケイ素は、1893 年に砥石車や自動車ブレーキ用の工業用研磨材として発見されました。 20 世紀半ば頃、SiC ウェーハの用途は LED 技術に組み込まれるまでに成長しました。それ以来、その有利な物理的特性により、多くの半導体用途に拡大してきました。これらの特性は、半導体業界内外での幅広い用途で明らかです。ムーアの法則が限界に達しつつあるため、半導体業界の多くの企業が未来の半導体材料として炭化ケイ素に注目しています。 SiC は複数のポリタイプの SiC を使用して製造できますが、半導体業界ではほとんどの基板が 4H-SiC であり、SiC 市場の成長に伴い 6H- は一般的ではなくなりました。 4H- および 6H- 炭化ケイ素を指す場合、H は結晶格子の構造を表します。数字は結晶構造内の原子の積層順序を表します。これについては、以下の SVM 機能チャートで説明されています。炭化ケイ素の硬度の利点 従来のシリコン基板に比べて炭化ケイ素を使用すると、多くの利点があります。この材料の主な利点の 1 つはその硬度です。これにより、高速、高温、および/または高電圧の用途において、この材料に多くの利点がもたらされます。炭化ケイ素ウェーハは熱伝導率が高いため、ある点から別の点に熱を伝達することができます。これにより、導電性が向上し、最終的には小型化が実現します。これは、SiC ウェーハに切り替える共通の目標の 1 つです。熱的性能 SiC 基板は熱膨張係数も低いです。熱膨張は、材料が加熱または冷却されるときに膨張または収縮する量と方向です。最も一般的な説明は氷ですが、氷はほとんどの金属とは反対の挙動を示し、冷えると膨張し、加熱すると収縮します。炭化ケイ素は熱膨張係数が低いため、加熱または冷却してもサイズや形状が大きく変化しないため、小型デバイスに取り付けたり、より多くのトランジスタを単一チップに実装したりするのに最適です。これらの基板のもう 1 つの大きな利点は、熱衝撃に対する高い耐性です。これは、壊れたり亀裂が入ったりすることなく、急激な温度変化に耐えられる能力があることを意味します。これは、従来のバルクシリコンと比較して炭化ケイ素の寿命と性能を向上させる別の靭性特性であるため、デバイスを製造する際に明らかな利点を生み出します。熱性能に加えて、非常に耐久性のある基材であり、800℃までの温度でも酸、アルカリ、溶融塩と反応しません。これにより、これらの基板に用途における多用途性が与えられ、多くの用途においてバルクシリコンを上回る性能をさらに高めることができます。高温での強度も高いため、1600°C を超える温度でも安全に動作できます。これにより、実質的にあらゆる高温用途に適した基板となります。