SiC – węglik krzemu

Węglik krzemu został odkryty w 1893 roku jako przemysłowy materiał ścierny do szlifowania tarcz i hamulców samochodowych. Około połowy XX wieku zastosowania płytek SiC wzrosły, obejmując technologię LED. Od tego czasu, dzięki korzystnym właściwościom fizycznym, rozszerzył się na liczne zastosowania półprzewodnikowe. Właściwości te są widoczne w szerokim zakresie zastosowań w przemyśle półprzewodnikowym i poza nim. Wraz z osiągnięciem granic prawa Moore'a, wiele firm z branży półprzewodnikowej rozważa węglik krzemu jako materiał półprzewodnikowy przyszłości. SiC można wytwarzać przy użyciu wielu politypów SiC, chociaż w przemyśle półprzewodnikowym większość podłoży to 4H-SiC, a 6H- staje się coraz mniej powszechne wraz z rozwojem rynku SiC. W odniesieniu do węglika krzemu 4H i 6H-, H oznacza strukturę sieci krystalicznej. Liczba reprezentuje kolejność ułożenia atomów w strukturze krystalicznej, co opisano na poniższym wykresie możliwości SVM. Zalety twardości węglika krzemu Węglik krzemu ma wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi podłożami krzemowymi. Jedną z głównych zalet tego materiału jest jego twardość. Daje mu to liczne korzyści w zastosowaniach wymagających dużej prędkości, wysokiej temperatury i/lub wysokiego napięcia. Wafle z węglika krzemu charakteryzują się wysoką przewodnością cieplną, co oznacza, że ​​mogą dobrze odprowadzać ciepło z jednego punktu do drugiego. Poprawia to ich przewodność elektryczną i ostatecznie miniaturyzację, jeden z powszechnych celów przejścia na wafle SiC. Właściwości termiczne Podłoża SiC mają również niski współczynnik rozszerzalności cieplnej. Rozszerzalność cieplna to stopień i kierunek rozszerzania się lub kurczenia materiału podczas nagrzewania lub schładzania. Najczęstszym wyjaśnieniem jest lód, chociaż zachowuje się on odwrotnie niż większość metali – rozszerza się podczas stygnięcia i kurczy podczas nagrzewania. Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej węglika krzemu oznacza, że ​​nie zmienia on znacząco rozmiaru ani kształtu podczas nagrzewania lub schładzania, co czyni go idealnym do montażu w małych urządzeniach i upakowania większej liczby tranzystorów na jednym chipie. Kolejną istotną zaletą tych podłoży jest ich wysoka odporność na szok termiczny. Oznacza to, że mogą one szybko zmieniać temperaturę bez pękania ani pękania. Stanowi to wyraźną przewagę podczas produkcji urządzeń, ponieważ jest to kolejna cecha wytrzymałościowa, która wydłuża żywotność i wydajność węglika krzemu w porównaniu z tradycyjnym krzemem masowym. Oprócz właściwości termicznych, jest to bardzo trwałe podłoże i nie reaguje z kwasami, zasadami ani stopionymi solami w temperaturach do 800°C. Daje to tym podłożom wszechstronność zastosowań i dodatkowo zwiększa ich zdolność do prześcignięcia krzemu masowego w wielu zastosowaniach. Jego wytrzymałość w wysokich temperaturach pozwala również na bezpieczną pracę w temperaturach powyżej 1600°C. Dzięki temu jest to odpowiednie podłoże do praktycznie każdego zastosowania wysokotemperaturowego.