SiC – silīcija karbīds

Silīcija karbīds tika atklāts 1893. gadā kā rūpniecisks abrazīvs slīpripu un automašīnu bremžu lietošanai. Apmēram 20. gadsimta vidū SiC vafeļu izmantošana pieauga, iekļaujot LED tehnoloģiju. Kopš tā laika tas ir paplašinājies daudzos pusvadītāju lietojumos, pateicoties tā labvēlīgajām fizikālajām īpašībām. Šīs īpašības ir acīmredzamas, jo tā tiek plaši izmantota pusvadītāju rūpniecībā un ārpus tās. Šķiet, ka Mūra likumam sasniedzot savu robežu, daudzi uzņēmumi pusvadītāju nozarē raugās uz silīcija karbīdu kā nākotnes pusvadītāju materiālu. SiC var ražot, izmantojot vairākus SiC politipus, lai gan pusvadītāju rūpniecībā lielākā daļa substrātu ir vai nu 4H-SiC, bet 6H- kļūst arvien retāk, jo SiC tirgus ir pieaudzis. Atsaucoties uz 4H- un 6H-silīcija karbīdu, H apzīmē kristāla režģa struktūru. Skaitlis apzīmē atomu sakraušanas secību kristāla struktūrā, tas ir aprakstīts tālāk esošajā SVM iespēju diagrammā. Silīcija karbīda cietības priekšrocības Silīcija karbīda izmantošanai ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālākiem silīcija substrātiem. Viena no šī materiāla galvenajām priekšrocībām ir tā cietība. Tas nodrošina materiālam daudzas priekšrocības, izmantojot lielu ātrumu, augstu temperatūru un/vai augstu spriegumu. Silīcija karbīda plāksnēm ir augsta siltumvadītspēja, kas nozīmē, ka tās var pārnest siltumu no viena punkta uz otru. Tas uzlabo tā elektrisko vadītspēju un galu galā miniaturizāciju, kas ir viens no kopējiem mērķiem, pārejot uz SiC plāksnēm. Siltuma iespējas SiC substrātiem ir arī zems termiskās izplešanās koeficients. Termiskā izplešanās ir apjoms un virziens, kādā materiāls izplešas vai saraujas, kad tas uzsilst vai atdziest. Visizplatītākais izskaidrojums ir ledus, lai gan tas uzvedas pretēji lielākajai daļai metālu, atdziestot izplešas un uzsilstot sarūk. Silīcija karbīda zemais termiskās izplešanās koeficients nozīmē, ka tas būtiski nemainās ne izmērā, ne formā, kad tas tiek uzkarsēts vai atdzesēts, tāpēc tas ir lieliski piemērots ievietošanai mazās ierīcēs un vairāku tranzistoru iepakošanai vienā mikroshēmā. Vēl viena būtiska šo substrātu priekšrocība ir to augstā izturība pret termisko triecienu. Tas nozīmē, ka tiem ir iespēja ātri mainīt temperatūru, nesalaužot vai neplaisājot. Tas rada nepārprotamas priekšrocības, ražojot ierīces, jo tas ir vēl viens stingrības raksturlielums, kas uzlabo silīcija karbīda kalpošanas laiku un veiktspēju salīdzinājumā ar tradicionālo beztaras silīciju. Papildus tā termiskajām spējām tas ir ļoti izturīgs substrāts un nereaģē ar skābēm, sārmiem vai izkausētiem sāļiem temperatūrā līdz 800°C. Tas nodrošina šo substrātu daudzpusību to pielietojumos un vēl vairāk palīdz tiem iegūt masveida silīciju daudzos lietojumos. Tā izturība augstās temperatūrās ļauj arī droši darboties temperatūrā virs 1600°C. Tas padara to par piemērotu substrātu praktiski jebkurai augstas temperatūras lietošanai.