Kiselkarbid upptäcktes 1893 som ett industriellt slipmedel för slipskivor och bilbromsar. Ungefär mitt på 1900-talet växte användningen av SiC-skivor till att omfattas av LED-teknik. Sedan dess har det expanderat till många halvledarapplikationer på grund av dess fördelaktiga fysikaliska egenskaper. Dessa egenskaper är uppenbara i dess breda användningsområde inom och utanför halvledarindustrin. Med Moores lag som verkar nå sin gräns, ser många företag inom halvledarindustrin mot kiselkarbid som framtidens halvledarmaterial. SiC kan produceras med flera polytyper av SiC, även om inom halvledarindustrin är de flesta substrat antingen 4H-SiC, varvid 6H- blir mindre vanligt i takt med att SiC-marknaden har växt. När man hänvisar till 4H- och 6H-kiselkarbid representerar H:t strukturen hos kristallgittret. Siffran representerar staplingssekvensen för atomerna i kristallstrukturen, detta beskrivs i SVM-kapacitetsdiagrammet nedan. Fördelar med kiselkarbidhårdhet Det finns många fördelar med att använda kiselkarbid jämfört med mer traditionella kiselsubstrat. En av de stora fördelarna med detta material är dess hårdhet. Detta ger materialet många fördelar i höghastighets-, högtemperatur- och/eller högspänningstillämpningar. Kiselkarbidskivor har hög värmeledningsförmåga, vilket innebär att de kan överföra värme från en punkt till en annan brunn. Detta förbättrar dess elektriska ledningsförmåga och i slutändan miniatyrisering, ett av de gemensamma målen med att byta till SiC-skivor. Termisk förmåga SiC-substrat har också en låg koefficient för termisk expansion. Termisk expansion är mängden och riktningen ett material expanderar eller drar ihop sig när det värms upp eller kyls ner. Den vanligaste förklaringen är is, även om den beter sig motsatt de flesta metaller, expanderar när den svalnar och krymper när den värms upp. Kiselkarbidens låga koefficient för termisk expansion gör att den inte ändras nämnvärt i storlek eller form när den värms upp eller kyls ner, vilket gör den perfekt för att passa in i små enheter och packa fler transistorer på ett enda chip. En annan stor fördel med dessa substrat är deras höga motståndskraft mot värmechock. Detta innebär att de har förmågan att ändra temperaturer snabbt utan att gå sönder eller spricka. Detta skapar en klar fördel vid tillverkning av enheter eftersom det är ytterligare en seghetsegenskaper som förbättrar kiselkarbidens livslängd och prestanda jämfört med traditionellt bulkkisel. Utöver sina termiska egenskaper är det ett mycket hållbart substrat och reagerar inte med syror, alkalier eller smälta salter vid temperaturer upp till 800°C. Detta ger dessa substrat mångsidighet i sina applikationer och underlättar ytterligare deras förmåga att utföra bulksilikon i många applikationer. Dess styrka vid höga temperaturer gör att den också kan arbeta säkert vid temperaturer över 1600°C. Detta gör det till ett lämpligt substrat för praktiskt taget alla högtemperaturapplikationer.
Posttid: 2019-09-09