Chips worden meer hittebestendig

Een onderzoeksteam van Toyota heeft eindelijk succes geboekt bij het maken van blokken zuivere SiC die nodig zijn voor de chipsproductie. Eerdere pogingen, onder andere door Siemens in 1999, leidden niet tot het gewenste resultaat. Het beste waar men toe tot in staat was, waren plakjes met een doorsnee van 40 millimeter die vol zaten met verontreinigingen en onderbrekingen in de kristalstructuur. Door die defecten kon het materiaal alleen worden gebruikt voor vermogensschakelaars en niet voor chips met fijne structuren. Een team onder leiding van Daisuke Nakamura van Toyota’s R&D centrum in Japan heeft nu een productiewijze gevonden die wel zuivere kristallen kan opleveren. Een SiC blokje wordt gemaakt door het materiaal eerst zodanig te verhitten dat het gasvormig wordt en het vervolgens te laten neerslaan. Zo groeit een kristal, dat later tot plakken gezaagd kan worden. Door het kristal iedere keer te draaien kan men ervoor zorgen dat een nieuw laagje neerslaat op het kristalvlak met de minste verontreinigingen en fouten. Moeilijk Een probleem bij deze methode is het hoge smeltpunt van SiC (2700 graden celsius). Om het materiaal in gasvorm te brengen is een nog hogere temperatuur nodig. Dit heeft de commerciële productie van SiC altijd parten gespeeld. Het team van Toyota werkt met een kleinschalige oven, waarin het materiaal verhit kan worden zonder al te veel energie nodig te hebben. Dit, gepaard aan het relatief zeer zuivere eindproduct, zorgt ervoor dat SiC een serieuze kandidaat wordt voor chipsproductie. Halfgeleiders uit siliciumcarbide kunnen blijven werken tot een temperatuur van 600 graden, zonder koeling. Een normale chip heeft dan allang de geest gegeven. De onderzoekers van Toyota hebben hun techniek beschreven in het blad Nature en de eerste reacties van wetenschappers over de hele wereld zijn enthousiast. "Deze resultaten zijn spectaculair", zo tekent de BBC op uit de mond van Roland Madar, hoofd van het natuurkundige laboratorium van het Centre National de la Recherche Scientifique in Grenoble. Bij de ontwikkeling van de kristallen heeft Toyota samengewerkt met de Japanse firma Denso, aanbieder van onderdelen voor de automobielindustrie. De twee partners zien een goede toekomst voor halfgeleiders die stuurtaken kunnen verrichten in een motor zonder gekoeld te worden. Het zal nog zes jaar duren voordat de eerste SiC chips op de markt komen, zo zeggen de onderzoekers. Het maken van het ruwe materiaal is gelukt, nu staat de verdere verwerking van het keiharde materiaal (alleen diamant is harder) tot halfgeleiders op het programma.