Какви са предизвикателствата при производството на SiC субстрати?

Тъй като полупроводниковата технология се повтаря и надгражда към по-високи честоти, по-високи температури, по-висока мощност и по-ниски загуби, силициевият карбид се откроява като първокласен полупроводников материал от трето поколение, който постепенно заменя конвенционалните силициеви субстрати. Субстратите от силициев карбид предлагат различни предимства, като по-широка ширина на лентата, по-висока топлопроводимост, превъзходна критична сила на електрическото поле и по-висока мобилност на електроните, превръщайки се в идеалната опция за устройства с висока производителност, висока мощност и висока честота в авангардни области като NEVs, 5G комуникации, фотоволтаични инвертори и космическото пространство.

Предизвикателства при производството на висококачествени силициево-карбидни субстрати

Производството и обработката на висококачествени силициево-карбидни субстрати включва изключително високи технически бариери. Многобройни предизвикателства продължават да съществуват през целия процес, от подготовката на суровините до производството на готовия продукт, което се превърна в решаващ фактор, ограничаващ неговото широкомащабно приложение и индустриално надграждане.

1. Предизвикателства при синтеза на суровини

Основните суровини за монокристален растеж на силициев карбид са въглероден прах и силициев прах. Те са податливи на замърсяване от примеси от околната среда по време на техния синтез и отстраняването на тези примеси е трудно. Тези примеси влияят отрицателно върху качеството на кристалите SiC надолу по веригата. Освен това непълната реакция между силициевия прах и въглеродния прах може лесно да причини дисбаланс в съотношението Si/C, което компрометира стабилността на кристалната структура. Прецизното регулиране на кристалната форма и размера на частиците в синтезирания SiC прах изисква строга обработка след синтеза, като по този начин се повишава техническата бариера при подготовката на суровината.

2. Предизвикателства при растежа на кристали

Растежът на кристалите от силициев карбид изисква температури над 2300 ℃, което поставя строги изисквания към устойчивостта на висока температура и прецизността на термичния контрол на полупроводниковото оборудване. За разлика от монокристалния силиций, силициевият карбид показва изключително бавни темпове на растеж. Например, използвайки метода PVT, само 2 до 6 сантиметра кристал от силициев карбид може да бъде отгледан за седем дни. Това води до ниска производствена ефективност за субстрати от силициев карбид, което силно ограничава общия производствен капацитет.  Освен това силициевият карбид има над 200 вида кристални структури, в които могат да се използват само няколко типа структури като 4H-SiC. Следователно, стриктният контрол на параметрите е от съществено значение, за да се избегнат полиморфните включвания и да се гарантира качеството на продукта.

3. Предизвикателства при обработката на кристали

Тъй като твърдостта на силициевия карбид е на второ място след диаманта, което значително увеличава трудността на рязането. По време на процеса на рязане настъпват значителни загуби при рязане, като степента на загуба достига около 40%, което води до изключително ниска ефективност на използване на материала. Поради ниската си якост на счупване, силициевият карбид е склонен към напукване и отчупване на ръбовете по време на изтъняване. Освен това последващите процеси на производство на полупроводници налагат изключително строги изисквания към прецизността на обработката и качеството на повърхността на субстратите от силициев карбид, особено по отношение на грапавостта на повърхността, плоскостта и деформацията. Това представлява значителни предизвикателства при изтъняване, шлайфане и полиране на субстрати от силициев карбид.

Semicorex предлагасилициево-карбидни субстратив различни размери и степени. Моля, не се колебайте да се свържете с нас с всякакви въпроси или за допълнителни подробности.

Тел: +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com