Kakšni so izzivi pri izdelavi substratov SiC?

Ker se polprevodniška tehnologija ponavlja in nadgrajuje proti višjim frekvencam, višjim temperaturam, višji moči in nižjim izgubam, silicijev karbid izstopa kot vrhunski polprevodniški material tretje generacije, ki postopoma nadomešča običajne silicijeve podlage. Substrati iz silicijevega karbida ponujajo izrazite prednosti, kot so širši pasovni razmik, višja toplotna prevodnost, vrhunska kritična električna poljska jakost in večja mobilnost elektronov, s čimer postanejo idealna možnost za visoko zmogljive, močne in visokofrekvenčne naprave na najsodobnejših področjih, kot so NEV, komunikacije 5G, fotonapetostni pretvorniki in vesoljski promet.

Izzivi pri izdelavi visokokakovostnih substratov iz silicijevega karbida

Izdelava in obdelava visokokakovostnih substratov iz silicijevega karbida vključujeta izjemno visoke tehnične ovire. V celotnem procesu, od priprave surovin do izdelave končnega izdelka, ostajajo številni izzivi, kar je postalo ključni dejavnik, ki omejuje njegovo obsežno uporabo in industrijsko nadgradnjo.

1. Izzivi sinteze surovin

Osnovni surovini za rast monokristalov silicijevega karbida sta ogljikov prah in silicijev prah. Med njihovo sintezo so dovzetni za kontaminacijo z nečistočami iz okolja, odstranjevanje teh nečistoč pa je težko. Te nečistoče negativno vplivajo na kakovost kristalov SiC. Poleg tega lahko nepopolna reakcija med silicijevim prahom in ogljikovim prahom zlahka povzroči neravnovesje v razmerju Si/C, kar ogrozi stabilnost kristalne strukture. Natančna regulacija kristalne oblike in velikosti delcev v sintetiziranem prahu SiC zahteva strogo obdelavo po sintezi, s čimer se dvigne tehnična ovira pri pripravi surovine.

2. Izzivi rasti kristalov

Rast kristala silicijevega karbida zahteva temperature, ki presegajo 2300 ℃, kar postavlja stroge zahteve glede odpornosti na visoke temperature in natančnosti termičnega nadzora polprevodniške opreme. Za razliko od monokristalnega silicija ima silicijev karbid izjemno počasne stopnje rasti. Z metodo PVT je na primer mogoče v sedmih dneh vzgojiti le 2 do 6 centimetrov kristala silicijevega karbida. Posledica tega je nizka proizvodna učinkovitost substratov iz silicijevega karbida, kar močno omejuje celotno proizvodno zmogljivost.  Poleg tega ima silicijev karbid več kot 200 vrst kristalnih struktur, v katerih je uporabnih le nekaj vrst struktur, kot je 4H-SiC. Zato je strog nadzor nad parametri bistvenega pomena, da se izognemo polimorfnim vključkom in zagotovimo kakovost izdelka.

3. Izzivi pri obdelavi kristalov

Ker je trdota silicijevega karbida takoj za diamantom, kar močno poveča težavnost rezanja. Med postopkom rezanja pride do znatnih izgub pri rezanju, pri čemer stopnja izgube doseže okoli 40 %, kar povzroči izredno nizko učinkovitost izkoristka materiala. Zaradi nizke lomne žilavosti je silicijev karbid med redčenjem nagnjen k pokanju in krušenju robov. Poleg tega poznejši postopki izdelave polprevodnikov postavljajo izjemno stroge zahteve glede natančnosti obdelave in kakovosti površine substratov iz silicijevega karbida, zlasti glede površinske hrapavosti, ravnosti in zvitosti. To predstavlja znatne izzive pri redčenju, brušenju in poliranju substratov iz silicijevega karbida.

Semicorex ponujasubstrati iz silicijevega karbidav različnih velikostih in razredih. Za vsa vprašanja ali dodatne podrobnosti nas kontaktirajte.

Tel.: +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com