SiC – Cacbua Silic

Silic cacbua được phát hiện vào năm 1893 như một chất mài mòn công nghiệp cho bánh mài và phanh ô tô. Vào khoảng giữa thế kỷ 20, ứng dụng của wafer SiC đã phát triển để bao gồm trong công nghệ LED. Kể từ đó, nó đã mở rộng thành nhiều ứng dụng bán dẫn do các đặc tính vật lý có lợi của nó. Những đặc tính này thể hiện rõ trong phạm vi ứng dụng rộng rãi của nó trong và ngoài ngành công nghiệp bán dẫn. Khi Định luật Moore dường như đạt đến giới hạn của nó, nhiều công ty trong ngành công nghiệp bán dẫn đang hướng tới silicon cacbua như là vật liệu bán dẫn của tương lai. SiC có thể được sản xuất bằng nhiều polytype của SiC, mặc dù trong ngành công nghiệp bán dẫn, hầu hết các chất nền là 4H-SiC, trong khi 6H- trở nên ít phổ biến hơn khi thị trường SiC phát triển. Khi đề cập đến silicon cacbua 4H- và 6H-, H biểu thị cấu trúc của mạng tinh thể. Con số biểu thị 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 độ cứng silicon cacbua Có rất nhiều ưu điểm khi sử dụng silicon cacbua 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 lợi thế, trong các ứng dụng tốc độ cao, nhiệt độ cao và/hoặc điện áp cao. Các tấm silicon carbide có độ dẫn nhiệt cao, nghĩa là chúng có thể truyền nhiệt từ điểm này sang điểm khác tốt. Điều này cải thiện độ dẫn điện và cuối cùng là thu nhỏ kích thước, một trong những mục tiêu chung khi chuyển sang tấm SiC. Khả năng chịu nhiệt Các tấm nền SiC cũng có hệ số giãn nở nhiệt thấp. Giãn nở nhiệt là lượng và hướng 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 đi 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 lắp vào các thiết bị nhỏ và đóng gói nhiều bóng bán dẫn hơn vào một con chip duy nhất. Một lợi thế lớn khác của các tấm nền này là khả năng chống 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 các thiết bị vì đây là một đặc tính độ bền khác giúp cải thiện tuổi thọ và hiệu suất của silicon carbide so với silicon khối truyền thống. Ngoài khả năng chịu nhiệt, đây là một 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 các chất nền này tính linh hoạt trong các ứng dụng của chúng và hỗ trợ thêm khả năng vượt trội hơn silicon khối trong nhiều ứng dụng. Độ bền của nó 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 một chất nền phù hợp cho hầu như bất kỳ ứng dụng nhiệt độ cao nào.