SiC – Silicon Carbide

Silicon carbide (SiC) được phát hiện vào năm 1893 như một chất mài mòn công nghiệp dùng cho bánh mài và phanh ô tô. Khoảng giữa thế kỷ 20, việc sử dụng tấm wafer SiC bắt đầu phát triển, bao gồm cả công nghệ LED. Kể từ đó, nó đã mở rộng sang nhiều ứng dụng bán dẫn khác nhau nhờ các đặc tính vật lý ưu việt. Những đặc tính này thể hiện rõ trong phạm vi sử dụng rộng rãi của nó trong và ngoài ngành công nghiệp bán dẫn. Với việc Định luật Moore dường như sắp đạt đến giới hạn, nhiều công ty trong ngành công nghiệp bán dẫn đang hướng tới silicon carbide như là vật liệu bán dẫn của tương lai. SiC có thể được sản xuất bằng nhiều loại đa hình của SiC, mặc dù trong ngành công nghiệp bán dẫn, hầu hết các chất nền đều là 4H-SiC, trong khi 6H- ngày càng ít phổ biến hơn khi thị trường SiC phát triển. Khi đề cập đến silicon carbide 4H và 6H, chữ H đại diện cho cấu trúc mạng tinh thể. Con số đại diện cho trình tự xếp chồng của các nguyên tử trong cấu trúc tinh thể, điều này được mô tả trong biểu đồ khả năng SVM bên dưới. Ưu điểm của Silicon Carbide: Độ cứng Có rất nhiều ưu điểm khi sử dụng silicon carbide so với các chất nền silicon truyền thống hơn. Một trong những ưu điểm chính của vật liệu này là độ cứng của nó. Điều này mang lại cho vật liệu nhiều ưu điểm, trong các ứng dụng tốc độ cao, nhiệt độ cao và/hoặc điện áp cao. Các tấm silicon carbide có độ dẫn nhiệt cao, có nghĩa là chúng có thể truyền nhiệt tốt từ điểm này sang điểm khác. Điều này cải thiện độ dẫn điện và cuối cùng là khả năng thu nhỏ, một trong những mục tiêu phổ biến khi chuyển sang sử dụng tấm SiC. Khả năng chịu nhiệt: Các chất nền SiC cũng có hệ số giãn nở nhiệt thấp. Giãn nở nhiệt là lượng và hướng mà vật liệu giãn nở hoặc co lại khi nóng lên hoặc nguội đi. Giải thích phổ biến nhất là băng, mặc dù nó hoạt động ngược lại với hầu hết các kim loại, giãn nở khi nguội và co lại khi nóng lên. Hệ số giãn nở nhiệt thấp của silicon carbide có nghĩa là nó không thay đổi đáng kể về kích thước hoặc hình dạng khi nóng lên hoặc nguội đi, điều này làm cho nó hoàn hảo để phù hợp với các thiết bị nhỏ và đóng gói nhiều bóng bán dẫn hơn trên một chip duy nhất. Một lợi thế lớn khác của các chất nền này là khả năng chịu sốc nhiệt cao. Điều này có nghĩa là chúng có khả năng thay đổi nhiệt độ nhanh chóng mà không bị vỡ hoặc nứt. Điều này tạo ra một lợi thế rõ ràng khi chế tạo thiết bị vì đó là một đặc tính độ bền khác giúp cải thiện tuổi thọ và hiệu suất của silicon carbide so với silicon khối truyền thống. Bên cạnh khả năng chịu nhiệt tốt, đây còn là chất nền rất bền và không phản ứng với axit, kiềm hoặc muối nóng chảy ở nhiệt độ lên đến 800°C. Điều này mang lại cho chất nền này tính linh hoạt trong ứng dụng và giúp nó vượt trội hơn so với silicon khối trong nhiều ứng dụng. Độ bền ở nhiệt độ cao cũng cho phép nó hoạt động an toàn ở nhiệt độ trên 1600°C. Điều này làm cho nó trở thành chất nền phù hợp cho hầu hết mọi ứng dụng nhiệt độ cao.