Diferența dintre substraturile manechin, de cercetare, de producție SiC

Substraturile SiC sunt un material de bază pentru fabricarea dispozitivelor semiconductoare de a treia generație. Clasificarea gradului lor de calitate trebuie să se potrivească exact cu nevoile diferitelor etape, cum ar fi dezvoltarea echipamentelor semiconductoare, verificarea procesului și producția în masă. În general, industria clasifică substraturile SiC în trei categorii: manechin, cercetare și grad de producție.  O înțelegere clară a diferențelor dintre aceste trei tipuri de substraturi poate ajuta la obținerea soluției optime de selecție a materialului pentru cerințele specifice de aplicare.

1. Substraturi de SiC de calitate simulată

Substraturile SiC de calitate inactivă au cele mai scăzute cerințe de calitate dintre cele trei categorii. Ele sunt de obicei fabricate prin utilizarea segmentelor de calitate inferioară la ambele capete ale tijei de cristal și procesate prin procese de șlefuire și lustruire de bază.

Suprafața plachetei este aspră, iar precizia de lustruire este insuficientă; densitatea defectelor lor este mare, iar dislocațiile filetate și microțevile reprezintă o proporție semnificativă; uniformitatea electrică este slabă și există diferențe evidente în rezistivitate și conductivitate a întregii plachete.  Prin urmare, au un avantaj remarcabil de rentabilitate. Tehnologia simplificată de procesare face ca costul lor de producție să fie mult mai mic decât celelalte două substraturi și pot fi reutilizate de multe ori.

Substraturile de carbură de siliciu de calitate falsă sunt potrivite pentru scenariile în care nu există cerințe stricte pentru calitatea lor, inclusiv umplerea capacității în timpul instalării echipamentelor semiconductoare, calibrarea parametrilor în timpul etapei de pre-operare a echipamentului, depanarea parametrilor în etapele incipiente ale dezvoltării procesului și instruirea operatorilor pentru operarea echipamentelor.

2. Substraturi SiC de calitate pentru cercetare

Poziționarea calitativă a gradului de cercetaresubstraturi SiCeste între gradul fals și cel de producție și trebuie să îndeplinească cerințele de bază de performanță electrică și de curățenie în scenariile de cercetare și dezvoltare.

Densitatea defectelor de cristal ale acestora este semnificativ mai mică decât cea a clasei false, dar  nu îndeplinesc standardele de producție. Prin procese optimizate de lustruire chimică mecanică (CMP), rugozitatea suprafeței poate fi controlată, îmbunătățind semnificativ netezimea. Disponibil în tipuri conductoare sau semi-izolante, ele prezintă stabilitate și uniformitate a performanței electrice pe placă, îndeplinind cerințele de precizie ale testelor de cercetare și dezvoltare.  Prin urmare, costul lor este între cel al substraturilor SiC de calitate falsă și cea de producție.

Substraturile SiC de calitate pentru cercetare sunt utilizate în scenarii de cercetare și dezvoltare de laborator, verificarea funcțională a soluțiilor de proiectare a cipurilor, verificarea fezabilității procesului la scară mică și optimizarea rafinată a parametrilor procesului.

3. Substraturi SiC de calitate pentru producție

Substraturile de calitate pentru producție sunt materialul de bază pentru producția în masă a dispozitivelor semiconductoare. Sunt categoria de cea mai înaltă calitate, cu o puritate de peste 99,9999999999%, iar densitatea defectelor lor este controlată la un nivel extrem de scăzut. 

După tratarea de lustruire chimică mecanică (CMP) de înaltă precizie, precizia dimensională și planeitatea suprafeței au atins nivelul nanometric, iar structura cristalină este aproape perfectă. Ele oferă o uniformitate electrică excelentă, cu rezistivitate uniformă atât pe tipurile de substrat conductiv, cât și pe cel semiizolant. Cu toate acestea, datorită selecției riguroase a materiilor prime și controlului complex al procesului de producție (pentru a asigura un randament ridicat), costul lor de producție este cel mai mare dintre cele trei tipuri de substrat. 

Acest tip de substrat SiC este potrivit pentru fabricarea pe scară largă a dispozitivelor semiconductoare de livrare finală, inclusiv producția în masă de MOSFET SiC și diode de barieră Schottky (SBD), fabricarea de dispozitive RF și cu microunde GaN-on-SiC și producția industrială de dispozitive de ultimă generație, cum ar fi senzori avansați și echipamente cuantice.