Hva er utfordringene med produksjon av silisiumkarbidsubstrat?

Silisiumkarbid (SiC) er et materiale som har høy bindingsenergi, lik andre harde materialer som diamant og kubisk bornitrid. Imidlertid gjør den høye bindingsenergien til SiC det vanskelig å krystallisere direkte til ingots via tradisjonelle smeltemetoder. Derfor involverer prosessen med å dyrke silisiumkarbidkrystaller bruk av dampfase-epitaksiteknologi. I denne metoden avsettes gassformige stoffer gradvis på overflaten av et substrat og krystalliseres til faste krystaller. Substratet spiller en viktig rolle i å lede de avsatte atomene til å vokse i en spesifikk krystallretning, noe som resulterer i dannelsen av en epitaksial wafer med en spesifikk krystallstruktur.

Kostnadseffektivitet

Silisiumkarbid vokser veldig sakte, vanligvis bare ca. 2 cm per måned. I industriell produksjon er den årlige produksjonskapasiteten til en enkelt krystallvekstovn bare 400-500 stykker. I tillegg er kostnaden for en krystallvekstovn like høy. Derfor er produksjonen av silisiumkarbid en kostbar og ineffektiv prosess.

For å forbedre produksjonseffektiviteten og redusere kostnadene, epitaksial vekst av silisiumkarbid påsubstrathar blitt et mer fornuftig valg. Denne metoden kan oppnå masseproduksjon. Sammenlignet med direkte skjæringsilisiumkarbidblokker, kan epitaksial teknologi mer effektivt møte behovene til industriell produksjon, og dermed forbedre markedskonkurranseevnen til silisiumkarbidmaterialer.

Kuttevansker

Silisiumkarbid (SiC) vokser ikke bare sakte, noe som resulterer i høyere kostnader, men det er også veldig hardt, noe som gjør kutteprosessen vanskeligere. Når du bruker diamanttråd til å kutte silisiumkarbid, vil kuttehastigheten være langsommere, kuttet vil være mer ujevnt, og det er lett å etterlate sprekker på overflaten av silisiumkarbid. I tillegg har materialer med høy Mohs-hardhet en tendens til å være mer skjøre, medsilisiumkarbid wafer mer sannsynlig å knekke under kutting enn silisiumskiver. Disse faktorene resulterer i relativt høye materialkostnadersilisiumkarbidskiver. Derfor kan noen bilprodusenter, som Tesla, som i utgangspunktet vurderer modeller som bruker silisiumkarbidmaterialer til slutt velge andre alternativer for å redusere kostnadene for hele kjøretøyet.

Krystallkvalitet

Ved å vokseSiC epitaksiale waferepå underlaget kan krystallkvaliteten og gittertilpasningen kontrolleres effektivt. Krystallstrukturen til substratet vil påvirke krystallkvaliteten og defekttettheten til epitaksialplaten, og dermed forbedre ytelsen og stabiliteten til SiC-materialer. Denne tilnærmingen tillater produksjon av SiC-krystaller med høyere kvalitet og færre defekter, og forbedrer dermed ytelsen til den endelige enheten.

Stramjustering

Gitteret samsvarer mellomsubstratogepitaksial waferhar en viktig innflytelse på tøyningstilstanden til SiC-materialet. Ved å justere denne matchingen kan den elektroniske strukturen og de optiske egenskapene tilSiC epitaksial waferkan endres, og dermed ha en viktig innvirkning på ytelsen og funksjonaliteten til enheten. Denne tøyningsjusteringsteknologien er en av nøkkelfaktorene for å forbedre ytelsen til SiC-enheter.

Kontroller materialegenskaper

Ved epitaksi av SiC på forskjellige typer underlag kan SiC-vekst med forskjellige krystallorienteringer oppnås, og derved oppnå SiC-krystaller med spesifikke krystallplanretninger. Denne tilnærmingen gjør det mulig å skreddersy egenskapene til SiC-materialer for å møte behovene til forskjellige bruksområder. For eksempel,SiC epitaksiale waferekan dyrkes på 4H-SiC- eller 6H-SiC-substrater for å oppnå spesifikke elektroniske og optiske egenskaper for å møte ulike tekniske og industrielle bruksbehov.