Hva er utfordringene ved fremstilling av SiC-substrater?

Ettersom halvlederteknologien itererer og oppgraderes mot høyere frekvenser, høyere temperaturer, høyere effekt og lavere tap, skiller silisiumkarbid seg ut som det fremste tredjegenerasjons halvledermaterialet, og erstatter gradvis konvensjonelle silisiumsubstrater. Silisiumkarbidsubstrater gir distinkte fordeler, for eksempel et bredere båndgap, høyere termisk ledningsevne, overlegen kritisk elektrisk feltstyrke og høyere elektronmobilitet, og blir det ideelle alternativet for høyytelses, høyeffekts og høyfrekvente enheter i banebrytende felt som NEV-er, 5G-invertere, fotovoltaiske kommunikasjoner og aero-kommunikasjon.

Utfordringer med å lage høykvalitets silisiumkarbidsubstrater

Produksjon og prosessering av silisiumkarbidsubstrater av høy kvalitet innebærer ekstremt høye tekniske barrierer. Tallrike utfordringer vedvarer gjennom hele prosessen, fra råmateriale til fremstilling av ferdige produkter, som har blitt en avgjørende faktor som begrenser storskalaapplikasjonen og industriell oppgradering.

1. Råstoffsynteseutfordringer

De grunnleggende råvarene for enkeltkrystallvekst av silisiumkarbid er karbonpulver og silisiumpulver. De er mottakelige for forurensning av miljømessige urenheter under syntesen, og det er vanskelig å fjerne disse urenhetene. Disse urenhetene påvirker negativt nedstrøms SiC-krystallkvalitet. Dessuten kan ufullstendig reaksjon mellom silisiumpulveret og karbonpulveret lett forårsake en ubalanse i Si/C-forholdet, og kompromittere stabiliteten til krystallstrukturen. Den nøyaktige reguleringen av krystallformen og partikkelstørrelsen i det syntetiserte SiC-pulveret krever streng ettersyntesebehandling, og øker dermed den tekniske barrieren for tilberedning av råstoff.

2. Krystallvekstutfordringer

Veksten av silisiumkarbidkrystall krever temperaturer som overstiger 2300 ℃, noe som stiller strenge krav til høytemperaturmotstanden og termisk kontrollpresisjon til halvlederutstyr. Forskjellig fra monokrystallinsk silisium, viser silisiumkarbid ekstremt langsomme veksthastigheter. Ved å bruke PVT-metoden kan for eksempel bare 2 til 6 centimeter silisiumkarbidkrystall dyrkes på syv dager. Dette resulterer i lav produksjonseffektivitet for silisiumkarbidsubstrater, noe som begrenser den totale produksjonskapasiteten sterkt.  Videre har silisiumkarbid over 200 krystallstrukturtyper, der bare noen få strukturtyper som 4H-SiC er brukbare. Derfor er streng kontroll av parametere avgjørende for å unngå polymorfe inneslutninger og sikre produktkvalitet.

3. Krystallbehandlingsutfordringer

Siden hardheten til silisiumkarbid er nest etter diamant, noe som i stor grad øker vanskeligheten med å kutte. Under skjæreprosessen oppstår betydelig skjæringstap, med tapsraten på rundt 40 %, noe som resulterer i ekstremt lav materialutnyttelseseffektivitet. På grunn av sin lave bruddseighet er silisiumkarbid utsatt for sprekker og kantflis under tynningsbehandling. Videre stiller påfølgende produksjonsprosesser for halvledere ekstremt strenge krav til bearbeidingspresisjonen og overflatekvaliteten til silisiumkarbidsubstrater, spesielt med hensyn til overflateruhet, flathet og skjevhet. Dette byr på betydelige posisjoneringsutfordringer for tynning, sliping og polering av silisiumkarbidsubstrater.

Semicorex tilbyrsilisiumkarbidsubstrateri ulike størrelser og kvaliteter. Ta gjerne kontakt med oss ​​med spørsmål eller for ytterligere detaljer.

Tlf: +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com