Siliciumcarbide werd in 1893 ontdekt als industrieel schuurmiddel voor slijpschijven en autobremmen. Rond het midden van de 20e eeuw werd het gebruik van SiC-wafers uitgebreid naar LED-technologie. Sindsdien is het, dankzij zijn gunstige fysische eigenschappen, in talloze halfgeleidertoepassingen te vinden. Deze eigenschappen zijn duidelijk zichtbaar in het brede scala aan toepassingen binnen en buiten de halfgeleiderindustrie. Nu de wet van Moore zijn limiet lijkt te bereiken, kijken veel bedrijven in de halfgeleiderindustrie naar siliciumcarbide als het halfgeleidermateriaal van de toekomst. SiC kan worden geproduceerd met behulp van verschillende polytypen, hoewel in de halfgeleiderindustrie de meeste substraten 4H-SiC zijn, terwijl 6H-SiC minder gebruikelijk is geworden naarmate de SiC-markt is gegroeid. Bij 4H- en 6H-siliciumcarbide staat de H voor de structuur van het kristalrooster. Het getal geeft de stapelvolgorde van de atomen binnen de kristalstructuur weer, zoals beschreven in de onderstaande tabel met SVM-mogelijkheden. Voordelen van de hardheid van siliciumcarbide Er zijn talrijke voordelen verbonden aan het gebruik van siliciumcarbide ten opzichte van traditionelere siliciumsubstraten. Een van de belangrijkste voordelen van dit materiaal is de hardheid. Dit geeft het materiaal veel voordelen bij toepassingen met hoge snelheden, hoge temperaturen en/of hoge spanningen. Siliciumcarbidewafers hebben een hoge thermische geleidbaarheid, wat betekent dat ze warmte goed van het ene punt naar het andere kunnen transporteren. Dit verbetert de elektrische geleidbaarheid en uiteindelijk miniaturisatie, een van de belangrijkste doelen bij de overstap naar SiC-wafers. Thermische eigenschappen SiC-substraten hebben ook een lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Thermische uitzetting is de mate waarin en de richting waarin een materiaal uitzet of krimpt wanneer het opwarmt of afkoelt. De meest bekende uitleg is ijs, hoewel het zich anders gedraagt dan de meeste metalen: het zet uit bij afkoeling en krimpt bij opwarming. De lage thermische uitzettingscoëfficiënt van siliciumcarbide betekent dat het niet significant verandert in grootte of vorm bij opwarming of afkoeling, waardoor het perfect is voor kleine apparaten en het plaatsen van meer transistors op één chip. Een ander belangrijk voordeel van deze substraten is hun hoge weerstand tegen thermische schokken. Dit betekent dat ze in staat zijn om snel van temperatuur te veranderen zonder te breken of te barsten. Dit biedt een duidelijk voordeel bij de fabricage van apparaten, omdat het een extra eigenschap is die de levensduur en prestaties van siliciumcarbide verbetert in vergelijking met traditioneel massief silicium. Naast de thermische eigenschappen is het een zeer duurzaam substraat dat niet reageert met zuren, basen of gesmolten zouten bij temperaturen tot 800 °C. Dit geeft deze substraten veelzijdigheid in hun toepassingen en draagt verder bij aan hun vermogen om massief silicium in veel toepassingen te overtreffen. De sterkte bij hoge temperaturen maakt het ook mogelijk om veilig te werken bij temperaturen boven 1600 °C. Dit maakt het een geschikt substraat voor vrijwel elke toepassing bij hoge temperaturen.
Geplaatst op: 09-07-2019