Care sunt provocările în fabricarea substraturilor SiC?

Pe măsură ce tehnologia semiconductoarelor se repetă și se actualizează către frecvențe mai înalte, temperaturi mai ridicate, putere mai mare și pierderi mai mici, carbura de siliciu iese în evidență ca material semiconductor de a treia generație, înlocuind treptat substraturile convenționale de siliciu. Substraturile cu carbură de siliciu oferă avantaje distincte, cum ar fi o bandgap mai mare, conductivitate termică mai mare, intensitate superioară a câmpului electric critic și mobilitate mai mare a electronilor, devenind opțiunea ideală pentru dispozitive de înaltă performanță, de mare putere și de înaltă frecvență în domenii de ultimă generație, cum ar fi NEV-urile, comunicațiile 5G, invertoarele fotovoltaice și aerospațiale.

Provocări în fabricarea substraturilor de carbură de siliciu de înaltă calitate

Fabricarea și prelucrarea substraturilor de carbură de siliciu de înaltă calitate implică bariere tehnice extrem de ridicate. Numeroase provocări persistă pe parcursul întregului proces, de la pregătirea materiilor prime până la fabricarea produsului finit, care a devenit un factor crucial care limitează aplicarea pe scară largă și modernizarea industrială.

1. Provocări legate de sinteza materiilor prime

Materiile prime de bază pentru creșterea monocristalului de carbură de siliciu sunt pulberea de carbon și pulberea de siliciu. Ele sunt susceptibile la contaminarea cu impuritățile din mediu în timpul sintezei lor, iar îndepărtarea acestor impurități este dificilă. Aceste impurități au un impact negativ asupra calității cristalelor de SiC din aval. În plus, reacția incompletă între pulberea de siliciu și pulberea de carbon poate provoca cu ușurință un dezechilibru în raportul Si/C, compromițând stabilitatea structurii cristaline. Reglarea precisă a formei cristalului și a mărimii particulelor în pulberea de SiC sintetizată necesită o prelucrare strictă post-sinteză, ridicând astfel bariera tehnică a preparării materiei prime.

2. Provocări pentru creșterea cristalelor

Creșterea cristalului de carbură de siliciu necesită temperaturi care depășesc 2300 ℃, ceea ce impune cerințe stricte privind rezistența la temperatură ridicată și precizia controlului termic al echipamentelor semiconductoare. Spre deosebire de siliciul monocristalin, carbura de siliciu prezintă rate de creștere extrem de lente. De exemplu, folosind metoda PVT, doar 2 până la 6 centimetri de cristal de carbură de siliciu pot fi cultivate în șapte zile. Acest lucru are ca rezultat o eficiență scăzută a producției pentru substraturile cu carbură de siliciu, limitând sever capacitatea totală de producție.  În plus, carbura de siliciu are peste 200 de tipuri de structură cristalină, în care sunt utilizabile doar câteva tipuri de structură, cum ar fi 4H-SiC. Prin urmare, controlul strict al parametrilor este esențial pentru a evita incluziunile polimorfe și pentru a asigura calitatea produsului.

3. Provocări de procesare a cristalelor

Deoarece duritatea carburii de siliciu este a doua după diamant, ceea ce crește foarte mult dificultatea tăierii. În timpul procesului de tăiere, are loc o pierdere semnificativă prin tăiere, rata de pierdere ajungând la aproximativ 40%, rezultând o eficiență extrem de scăzută de utilizare a materialului. Datorită tenacității sale scăzute la rupere, carbura de siliciu este predispusă la crăpare și la ciobirea marginilor în timpul procesării de subțiere. Mai mult, procesele ulterioare de fabricare a semiconductoarelor impun cerințe extrem de stricte privind precizia prelucrarii și calitatea suprafeței substraturilor din carbură de siliciu, în special în ceea ce privește rugozitatea suprafeței, planeitatea și deformarea. Acest lucru prezintă provocări considerabile pentru subțierea, șlefuirea și lustruirea substraturilor cu carbură de siliciu.

Oferte Semicorexsubstraturi cu carbură de siliciuîn diferite dimensiuni și grade. Vă rugăm să nu ezitați să ne contactați pentru orice întrebări sau pentru detalii suplimentare.

Tel: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com