Разликата между фиктивни, изследователски, производствен клас SiC субстрати

SiC субстратите са основен материал за производството на полупроводникови устройства от трето поколение. Тяхната класификация на степента на качество трябва точно да отговаря на нуждите на различни етапи, като например разработване на полупроводниково оборудване, проверка на процеса и масово производство. Индустрията обикновено категоризира SiC субстратите в три категории: фиктивни, изследователски и производствени.  Ясното разбиране на разликите между тези три типа субстрати може да помогне за постигане на оптимално решение за избор на материал за специфични изисквания за приложение.

1. Фиктивни SiC субстрати

Подложките от фиктивен клас SiC имат най-ниските изисквания за качество сред трите категории. Те обикновено се произвеждат чрез използване на сегменти с по-ниско качество в двата края на кристалния прът и се обработват чрез основни процеси на шлайфане и полиране.

Повърхността на вафлата е грапава и точността на полиране е недостатъчна; тяхната плътност на дефектите е висока, а дислокациите на резбите и микротръбите представляват значителна част; електрическата еднородност е лоша и има очевидни разлики в съпротивлението и проводимостта на цялата пластина.  Следователно те имат изключително предимство по отношение на рентабилността. Опростената технология на обработка прави производствените им разходи много по-ниски в сравнение с другите два субстрата и те могат да се използват многократно.

Субстратите от силициев карбид от фиктивен клас са подходящи за сценарии, при които няма строги изисквания за тяхното качество, включително запълване на капацитета по време на инсталиране на полупроводниково оборудване, калибриране на параметрите по време на предварителния етап на работа на оборудването, отстраняване на грешки в параметрите в ранните етапи на разработване на процеса и обучение за работа на оборудването за оператори.

2. Изследователски клас SiC субстрати

Качественото позициониране на изследователски класSiC субстратие между фиктивен клас и производствен клас и трябва да отговаря на основните електрически характеристики и изисквания за чистота в сценариите за научноизследователска и развойна дейност.

Тяхната плътност на кристалните дефекти е значително по-ниска от тази на фиктивния клас, но  не отговарят на стандартите за производствен клас. Чрез оптимизираните процеси на химично механично полиране (CMP), грапавостта на повърхността може да се контролира, което значително подобрява гладкостта. Предлагат се в проводящ или полуизолационен тип, те показват стабилност на електрическото представяне и еднаквост по цялата подложка, отговаряйки на изискванията за прецизност при тестване за научноизследователска и развойна дейност.  Следователно тяхната цена е между тази на фиктивния клас и производствения клас SiC субстрати.

Изследователски клас SiC субстрати се използват в лабораторни сценарии за научноизследователска и развойна дейност, функционална проверка на решения за дизайн на чипове, проверка на осъществимостта на процес в малък мащаб и усъвършенствано оптимизиране на параметрите на процеса.

3. Производствен клас SiC субстрати

Производствените субстрати са основният материал за масово производство на полупроводникови устройства. Те са от най-висока категория качество, с чистота над 99.9999999999%, като плътността на дефектите им се контролира на изключително ниско ниво. 

След обработка с високо прецизно химическо механично полиране (CMP), точността на размерите и плоскостта на повърхността са достигнали нанометрово ниво, а кристалната структура е близо до перфектната. Те предлагат отлична електрическа еднородност, с еднакво съпротивление както при проводими, така и при полуизолиращи типове субстрати. Въпреки това, поради стриктния подбор на суровини и сложния контрол на производствения процес (за да се осигури висок добив), тяхната производствена цена е най-високата от трите типа субстрати. 

Този тип SiC субстрат е подходящ за широкомащабно производство на крайни доставки на полупроводникови устройства, включително масово производство на SiC MOSFET и диоди с бариера на Шотки (SBD), производство на GaN-on-SiC радиочестотни и микровълнови устройства и промишлено производство на устройства от висок клас, като усъвършенствани сензори и квантово оборудване.