SiC – സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്

1893-ൽ ചക്രങ്ങളും ഓട്ടോമോട്ടീവ് ബ്രേക്കുകളും പൊടിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു വ്യാവസായിക അബ്രാസീവ് ആയി സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കണ്ടെത്തി. ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യത്തോടെ, SiC വേഫറിന്റെ ഉപയോഗം LED സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഉൾപ്പെടുത്താൻ വളർന്നു. അതിനുശേഷം, അതിന്റെ ഗുണകരമായ ഭൗതിക സവിശേഷതകൾ കാരണം ഇത് നിരവധി സെമികണ്ടക്ടർ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലേക്ക് വ്യാപിച്ചു. സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിലും പുറത്തും ഉള്ള അതിന്റെ വിശാലമായ ഉപയോഗങ്ങളിൽ ഈ ഗുണങ്ങൾ പ്രകടമാണ്. മൂറിന്റെ നിയമം അതിന്റെ പരിധിയിലെത്തുന്നതായി കാണപ്പെടുന്നതിനാൽ, സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിലെ പല കമ്പനികളും ഭാവിയിലെ സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയലായി സിലിക്കൺ കാർബൈഡിലേക്ക് നോക്കുന്നു. SiC യുടെ ഒന്നിലധികം പോളിടൈപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് SiC നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും, എന്നിരുന്നാലും സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിനുള്ളിൽ, മിക്ക സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളും ഒന്നുകിൽ 4H-SiC ആണ്, SiC വിപണി വളർന്നപ്പോൾ 6H- സാധാരണമല്ലാതായി. 4H- ഉം 6H- സിലിക്കൺ കാർബൈഡും പരാമർശിക്കുമ്പോൾ, H എന്നത് ക്രിസ്റ്റൽ ലാറ്റിസിന്റെ ഘടനയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയ്ക്കുള്ളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ സ്റ്റാക്കിംഗ് ക്രമത്തെയാണ് സംഖ്യ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്, ഇത് താഴെയുള്ള SVM കഴിവുകളുടെ ചാർട്ടിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കാഠിന്യത്തിന്റെ ഗുണങ്ങൾ കൂടുതൽ പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളേക്കാൾ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ഈ മെറ്റീരിയലിന്റെ പ്രധാന ഗുണങ്ങളിലൊന്ന് അതിന്റെ കാഠിന്യമാണ്. ഉയർന്ന വേഗത, ഉയർന്ന താപനില, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ എന്നിവയിൽ ഇത് മെറ്റീരിയലിന് നിരവധി ഗുണങ്ങൾ നൽകുന്നു. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വേഫറുകൾക്ക് ഉയർന്ന താപ ചാലകതയുണ്ട്, അതായത് അവയ്ക്ക് ഒരു ബിന്ദുവിൽ നിന്ന് മറ്റൊരു കിണറിലേക്ക് താപം കൈമാറാൻ കഴിയും. ഇത് അതിന്റെ വൈദ്യുതചാലകത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ഒടുവിൽ മിനിയേച്ചറൈസേഷൻ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് SiC വേഫറുകളിലേക്ക് മാറുന്നതിന്റെ പൊതു ലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്നാണ്. താപ ശേഷികൾ SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾക്ക് താപ വികാസത്തിന് കുറഞ്ഞ ഗുണകവുമുണ്ട്. ഒരു മെറ്റീരിയൽ ചൂടാകുമ്പോഴോ തണുക്കുമ്പോഴോ വികസിക്കുകയോ ചുരുങ്ങുകയോ ചെയ്യുന്ന അളവും ദിശയുമാണ് താപ വികാസം. ഏറ്റവും സാധാരണമായ വിശദീകരണം ഐസ് ആണ്, എന്നിരുന്നാലും മിക്ക ലോഹങ്ങൾക്കും വിപരീതമായി ഇത് പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അത് തണുക്കുമ്പോൾ വികസിക്കുകയും ചൂടാകുമ്പോൾ ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. താപ വികാസത്തിനുള്ള സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ കുറഞ്ഞ ഗുണകം അർത്ഥമാക്കുന്നത് അത് ചൂടാക്കുമ്പോഴോ തണുപ്പിക്കുമ്പോഴോ വലുപ്പത്തിലോ ആകൃതിയിലോ കാര്യമായ മാറ്റമൊന്നും വരുത്തുന്നില്ല എന്നാണ്, ഇത് ചെറിയ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഘടിപ്പിക്കുന്നതിനും കൂടുതൽ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ ഒരൊറ്റ ചിപ്പിൽ പാക്ക് ചെയ്യുന്നതിനും അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. ഈ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെ മറ്റൊരു പ്രധാന നേട്ടം താപ ആഘാതത്തിനെതിരായ അവയുടെ ഉയർന്ന പ്രതിരോധമാണ്. ഇതിനർത്ഥം അവയ്ക്ക് പൊട്ടുകയോ പൊട്ടുകയോ ചെയ്യാതെ താപനില വേഗത്തിൽ മാറ്റാനുള്ള കഴിവുണ്ട്. പരമ്പരാഗത ബൾക്ക് സിലിക്കണുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ ആയുസ്സും പ്രകടനവും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്ന മറ്റൊരു കാഠിന്യ സവിശേഷതയായതിനാൽ ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ ഇത് വ്യക്തമായ ഒരു നേട്ടം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ താപ ശേഷികൾക്ക് പുറമേ, ഇത് വളരെ ഈടുനിൽക്കുന്ന ഒരു സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റാണ്, കൂടാതെ 800°C വരെയുള്ള താപനിലയിൽ ആസിഡുകൾ, ക്ഷാരങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ ഉരുകിയ ലവണങ്ങൾ എന്നിവയുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നില്ല. ഇത് ഈ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾക്ക് അവയുടെ പ്രയോഗങ്ങളിൽ വൈവിധ്യം നൽകുകയും പല ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ബൾക്ക് സിലിക്കൺ മികച്ച രീതിയിൽ പ്രവർത്തിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവിനെ കൂടുതൽ സഹായിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള ഇതിന്റെ ശക്തി 1600°C-ൽ കൂടുതലുള്ള താപനിലയിൽ സുരക്ഷിതമായി പ്രവർത്തിക്കാൻ ഇതിനെ അനുവദിക്കുന്നു. ഇത് ഏത് ഉയർന്ന താപനില പ്രയോഗത്തിനും അനുയോജ്യമായ ഒരു സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റാക്കി മാറ്റുന്നു.