Aké sú výzvy pri výrobe substrátov SiC?

Ako sa polovodičová technológia iteruje a modernizuje smerom k vyšším frekvenciám, vyšším teplotám, vyššiemu výkonu a nižším stratám, karbid kremíka vyniká ako popredný polovodičový materiál tretej generácie, ktorý postupne nahrádza konvenčné kremíkové substráty. Substráty z karbidu kremíka ponúkajú výrazné výhody, ako je širšia pásmová medzera, vyššia tepelná vodivosť, vynikajúca kritická sila elektrického poľa a vyššia mobilita elektrónov, čím sa stávajú ideálnou voľbou pre vysokovýkonné, vysokovýkonné a vysokofrekvenčné zariadenia v špičkových poliach, ako sú NEV, 5G komunikácia, fotovoltaické invertory a kozmonautika.

Výzvy pri výrobe vysokokvalitných substrátov z karbidu kremíka

Výroba a spracovanie vysokokvalitných substrátov z karbidu kremíka zahŕňa extrémne vysoké technické bariéry. V celom procese pretrvávajú mnohé výzvy, od prípravy surovín až po výrobu hotového produktu, čo sa stalo kľúčovým faktorom obmedzujúcim jeho rozsiahle použitie a priemyselnú modernizáciu.

1. Výzvy pri syntéze surovín

Základnými surovinami pre rast monokryštálov karbidu kremíka sú uhlíkový prášok a kremíkový prášok. Sú náchylné na kontamináciu nečistotami z prostredia počas ich syntézy a odstránenie týchto nečistôt je náročné. Tieto nečistoty negatívne ovplyvňujú kvalitu kryštálov SiC. Okrem toho neúplná reakcia medzi kremíkovým práškom a uhlíkovým práškom môže ľahko spôsobiť nerovnováhu v pomere Si / C, čo ohrozuje stabilitu kryštálovej štruktúry. Presná regulácia kryštalickej formy a veľkosti častíc v syntetizovanom SiC prášku vyžaduje prísne spracovanie po syntéze, čím sa zvyšuje technická bariéra prípravy suroviny.

2. Výzvy kryštálového rastu

Rast kryštálov karbidu kremíka vyžaduje teploty presahujúce 2300 ℃, čo kladie prísne požiadavky na odolnosť polovodičových zariadení voči vysokej teplote a presnosť tepelnej kontroly. Na rozdiel od monokryštalického kremíka vykazuje karbid kremíka extrémne pomalé rýchlosti rastu. Napríklad pomocou metódy PVT možno za sedem dní vypestovať iba 2 až 6 centimetrov kryštálu karbidu kremíka. To má za následok nízku efektivitu výroby substrátov z karbidu kremíka, čo výrazne obmedzuje celkovú výrobnú kapacitu.  Okrem toho má karbid kremíka viac ako 200 typov kryštálových štruktúr, v ktorých je použiteľných len niekoľko typov štruktúr, ako je 4H-SiC. Preto je nevyhnutná prísna kontrola parametrov, aby sa predišlo polymorfným inklúziám a zabezpečila sa kvalita produktu.

3. Výzvy pri spracovaní kryštálov

Pretože tvrdosť karbidu kremíka je na druhom mieste za diamantom, čo výrazne zvyšuje náročnosť rezania. Počas procesu krájania dochádza k značným stratám pri rezaní, pričom miera strát dosahuje okolo 40 %, čo vedie k extrémne nízkej účinnosti využitia materiálu. Vďaka svojej nízkej lomovej húževnatosti je karbid kremíka náchylný na praskanie a vylamovanie hrán pri obrábaní stenčovaním. Okrem toho následné procesy výroby polovodičov kladú mimoriadne prísne požiadavky na presnosť obrábania a kvalitu povrchu substrátov z karbidu kremíka, najmä pokiaľ ide o drsnosť povrchu, rovinnosť a deformáciu. To predstavuje značné výzvy na riedenie, brúsenie a leštenie substrátov z karbidu kremíka.

Semicorex ponúkasubstráty z karbidu kremíkav rôznych veľkostiach a triedach. V prípade akýchkoľvek otázok alebo ďalších podrobností nás neváhajte kontaktovať.

Tel: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com