ซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2436 ในฐานะสารกัดกร่อนทางอุตสาหกรรมสำหรับล้อเจียรและเบรกรถยนต์ ประมาณกลางศตวรรษที่ 20 การนำเวเฟอร์ SiC มาใช้งานในเทคโนโลยี LED ได้แพร่หลายมากขึ้น นับแต่นั้นมา ซิลิคอนคาร์ไบด์ได้ขยายขอบเขตการใช้งานไปสู่การใช้งานเซมิคอนดักเตอร์มากมาย เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นประโยชน์ คุณสมบัติเหล่านี้ปรากฏให้เห็นอย่างชัดเจนในการใช้งานที่หลากหลายทั้งในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และนอกอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อกฎของมัวร์ดูเหมือนจะถึงขีดจำกัด บริษัทหลายแห่งในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จึงกำลังพิจารณาซิลิคอนคาร์ไบด์ให้เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แห่งอนาคต ซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถผลิตได้โดยใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์โพลีไทป์หลายชนิด แม้ว่าในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ซับสเตรตส่วนใหญ่จะเป็น 4H-SiC โดย 6H- จะพบได้น้อยลงเมื่อตลาด SiC เติบโตขึ้น เมื่อกล่าวถึงซิลิคอนคาร์ไบด์ 4H และ 6H- เครื่องหมาย H หมายถึงโครงสร้างของโครงผลึก ตัวเลขนี้แสดงถึงลำดับการเรียงตัวของอะตอมภายในโครงสร้างผลึก ซึ่งอธิบายไว้ในแผนภูมิความสามารถของ SVM ด้านล่าง ข้อดีของความแข็งของซิลิคอนคาร์ไบด์ การใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์มีข้อดีมากมายเมื่อเทียบกับวัสดุซับสเตรตซิลิคอนแบบดั้งเดิม ข้อดีหลักประการหนึ่งของวัสดุนี้คือความแข็ง ซึ่งทำให้วัสดุนี้มีข้อได้เปรียบมากมาย ทั้งในการใช้งานที่ความเร็วสูง อุณหภูมิสูง และ/หรือแรงดันไฟฟ้าสูง เวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์มีค่าการนำความร้อนสูง ซึ่งหมายความว่าสามารถถ่ายเทความร้อนจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้เป็นอย่างดี ซึ่งช่วยเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าและท้ายที่สุดคือการลดขนาด ซึ่งเป็นหนึ่งในเป้าหมายทั่วไปของการเปลี่ยนมาใช้เวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ ความสามารถในการทนความร้อน ซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ การขยายตัวทางความร้อนคือปริมาณและทิศทางที่วัสดุขยายตัวหรือหดตัวเมื่อได้รับความร้อนหรือเย็นลง คำอธิบายที่พบบ่อยที่สุดคือน้ำแข็ง แม้ว่ามันจะมีพฤติกรรมตรงกันข้ามกับโลหะส่วนใหญ่ โดยขยายตัวเมื่อเย็นลงและหดตัวเมื่อได้รับความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ต่ำของซิลิคอนคาร์ไบด์หมายความว่าขนาดหรือรูปร่างจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อได้รับความร้อนหรือเย็นลง ซึ่งทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งในอุปกรณ์ขนาดเล็กและการบรรจุทรานซิสเตอร์จำนวนมากบนชิปตัวเดียว ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งของวัสดุรองรับเหล่านี้คือความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ซึ่งหมายความว่าวัสดุรองรับเหล่านี้สามารถเปลี่ยนอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วโดยไม่แตกหรือร้าว ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการผลิตอุปกรณ์ เนื่องจากคุณสมบัติความเหนียวอีกประการหนึ่งที่ช่วยยืดอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของซิลิคอนคาร์ไบด์เมื่อเทียบกับซิลิคอนแบบเทกองทั่วไป นอกจากคุณสมบัติทนความร้อนแล้ว วัสดุรองรับเหล่านี้ยังมีความทนทานสูง ไม่ทำปฏิกิริยากับกรด ด่าง หรือเกลือหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูงถึง 800°C ทำให้วัสดุรองรับเหล่านี้มีความหลากหลายในการใช้งาน และยังช่วยเพิ่มสมรรถนะที่เหนือกว่าซิลิคอนแบบเทกองในการใช้งานหลายประเภท ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงยังช่วยให้สามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยที่อุณหภูมิสูงกว่า 1600°C ทำให้เป็นวัสดุรองรับที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงแทบทุกประเภท
เวลาโพสต์: 9 ก.ค. 2562