Melyek a szilícium-karbid szubsztrátumgyártás kihívásai?

A szilícium-karbid (SiC) olyan anyag, amely nagy kötési energiával rendelkezik, hasonlóan más kemény anyagokhoz, mint a gyémánt és a köbös bór-nitrid. A SiC magas kötési energiája azonban megnehezíti a hagyományos olvasztási módszerekkel történő közvetlen ingotokká történő kristályosítást. Ezért a szilícium-karbid kristályok termesztése gőzfázisú epitaxiás technológia alkalmazását foglalja magában. Ennél a módszernél a gáz halmazállapotú anyagok fokozatosan lerakódnak a szubsztrátum felületére, és szilárd kristályokká kristályosodnak. A szubsztrát létfontosságú szerepet játszik abban, hogy a lerakódott atomokat meghatározott kristályirányban növekedjenek, ami egy meghatározott kristályszerkezetű epitaxiális szelet kialakulását eredményezi.

Költséghatékonyság

A szilícium-karbid nagyon lassan növekszik, általában csak körülbelül 2 cm-rel havonta. Az ipari termelésben egy egykristály növesztő kemence éves gyártási kapacitása mindössze 400-500 darab. Ezenkívül a kristálynövesztő kemence költsége ugyanolyan magas. Ezért a szilícium-karbid előállítása költséges és nem hatékony folyamat.

A termelés hatékonyságának javítása és a költségek csökkentése érdekében a szilícium-karbid epitaxiális növekedéseszubsztrátésszerűbb választássá vált. Ezzel a módszerrel tömegtermelés érhető el. A közvetlen vágással összehasonlítvaszilícium-karbid tömbök, az epitaxiális technológia hatékonyabban tudja kielégíteni az ipari termelés igényeit, javítva ezzel a szilícium-karbid anyagok piaci versenyképességét.

Vágási nehézség

A szilícium-karbid (SiC) nemcsak lassan növekszik, ami magasabb költségeket eredményez, hanem nagyon kemény is, ami megnehezíti a vágási folyamatát. Ha gyémánthuzalt használ a szilícium-karbid vágásához, a vágási sebesség lassabb, a vágás egyenetlenebb lesz, és könnyen repedések maradhatnak a szilícium-karbid felületén. Ezenkívül a nagy Moh-keménységű anyagok általában törékenyebbekszilícium-karbid wafnagyobb valószínűséggel törnek vágás közben, mint a szilícium lapkák. Ezek a tényezők viszonylag magas anyagköltséget eredményeznekszilícium-karbid ostyák. Ezért egyes autógyártók, például a Tesla, amelyek kezdetben szilícium-karbid anyagokat használó modelleket fontolgatnak, végül más lehetőségeket is választhatnak a teljes jármű költségének csökkentése érdekében.

Kristály minőség

NövekedésselSiC epitaxiális lapkáka hordozón a kristályminőség és a rácsillesztés hatékonyan szabályozható. A hordozó kristályszerkezete befolyásolja az epitaxiális lapka kristályminőségét és hibasűrűségét, ezáltal javítja a SiC anyagok teljesítményét és stabilitását. Ez a megközelítés lehetővé teszi jobb minőségű és kevesebb hibás SiC kristályok előállítását, ezáltal javítva a végső eszköz teljesítményét.

Feszültség beállítás

A rács egyezés között aszubsztrátés aepitaxiális ostyajelentős hatással van a SiC anyag alakváltozási állapotára. Ennek az illesztésnek a beállításával az elektronikus szerkezet és az optikai tulajdonságai aSiC epitaxiális lapkamegváltoztatható, ami jelentős hatással van a készülék teljesítményére és funkcionalitására. Ez a feszültségbeállító technológia az egyik kulcstényező a SiC eszközök teljesítményének javításában.

Az anyag tulajdonságainak szabályozása

A SiC különböző típusú szubsztrátumokon történő epitaxiájával különböző kristályorientációjú SiC növekedés érhető el, így specifikus kristálysík irányú SiC kristályokat kaphatunk. Ez a megközelítés lehetővé teszi a SiC anyagok tulajdonságainak testreszabását a különböző alkalmazási területek igényeihez. Például,SiC epitaxiális lapkák4H-SiC vagy 6H-SiC szubsztrátumokon termeszthető, hogy specifikus elektronikus és optikai tulajdonságokat érjen el a különböző műszaki és ipari felhasználási igények kielégítésére.