SiC – シリコンカーバイド

炭化ケイ素は1893年に、研削砥石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技術にも拡大しました。それ以来、その優れた物理的特性により、多くの半導体用途に拡大しています。これらの特性は、半導体業界内外での幅広い用途に顕著に表れています。ムーアの法則が限界に達したように見えることから、半導体業界の多くの企業は、将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、ほとんどの基板は4H-SiCであり、SiC市場の拡大に伴い6H-SiCは一般的ではなくなりました。4H-および6H-炭化ケイ素について言及する場合、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、これは以下のSVM機能チャートで説明されています。シリコンカーバイドの硬度の利点 従来のシリコン基板に比べて、シリコンカーバイドを使用することで多くの利点があります。この材料の主な利点の一つは、その硬度です。この硬度は、高速、高温、高電圧などの用途において、この材料に多くの利点をもたらします。シリコンカーバイドウェーハは熱伝導率が高く、熱をある点から別の点へ容易に伝達できます。これにより電気伝導性が向上し、最終的には小型化につながります。これは、SiCウェーハへの移行における共通の目標の一つです。熱特性 SiC基板は熱膨張係数が低いことも特徴です。熱膨張とは、物質が加熱または冷却される際に膨張または収縮する量と方向のことです。最も一般的な例としては氷が挙げられますが、氷はほとんどの金属とは逆の挙動を示し、冷却すると膨張し、加熱すると収縮します。シリコンカーバイドの熱膨張係数が低いということは、加熱または冷却されてもサイズや形状が大きく変化しないことを意味します。そのため、小型デバイスへの搭載や、1つのチップにより多くのトランジスタを集積するのに最適です。この基板のもう一つの大きな利点は、熱衝撃に対する耐性が高いことです。つまり、破損やひび割れを起こすことなく、急激な温度変化にも耐えられるということです。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もう一つの強靭性特性であり、デバイス製造において明らかな利点となります。耐熱性に加え、炭化ケイ素は非常に耐久性の高い基板であり、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、炭化ケイ素基板は用途の多様性に優れ、多くの用途においてバルクシリコンを上回る性能を発揮します。また、高温強度が高いため、1600℃を超える温度でも安全に動作可能です。そのため、炭化ケイ素はほぼあらゆる高温用途に適した基板となっています。