Jakie wyzwania wiążą się z produkcją podłoży SiC?

W miarę ciągłego rozwoju technologii półprzewodników i jej udoskonalania w kierunku wyższych częstotliwości, wyższych temperatur, wyższej mocy i niższych strat, węglik krzemu wyróżnia się jako wiodący materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji, stopniowo zastępując konwencjonalne podłoża krzemowe. Podłoża z węglika krzemu oferują wyraźne zalety, takie jak szersze pasmo wzbronione, wyższa przewodność cieplna, doskonałe krytyczne natężenie pola elektrycznego i wyższa ruchliwość elektronów, stając się idealną opcją dla urządzeń o wysokiej wydajności, dużej mocy i wysokiej częstotliwości w najnowocześniejszych dziedzinach, takich jak NEV, komunikacja 5G, falowniki fotowoltaiczne i przemysł lotniczy.

Wyzwania w wytwarzaniu wysokiej jakości podłoży z węglika krzemu

Produkcja i przetwarzanie wysokiej jakości podłoży z węglika krzemu wiąże się z niezwykle wysokimi barierami technicznymi. W całym procesie, od przygotowania surowców po wytworzenie gotowego produktu, utrzymuje się wiele wyzwań, co stało się kluczowym czynnikiem ograniczającym jego zastosowanie na dużą skalę i ulepszanie przemysłowe.

1. Wyzwania związane z syntezą surowców

Podstawowymi surowcami do wzrostu monokryształów węglika krzemu są proszek węglowy i proszek krzemu. W trakcie syntezy są podatne na zanieczyszczenie zanieczyszczeniami środowiska, a usunięcie tych zanieczyszczeń jest trudne. Zanieczyszczenia te negatywnie wpływają na jakość kryształów SiC w dalszej części procesu. Poza tym niepełna reakcja pomiędzy proszkiem krzemu i proszkiem węgla może łatwo spowodować brak równowagi w stosunku Si/C, pogarszając stabilność struktury krystalicznej. Precyzyjna regulacja formy kryształu i wielkości cząstek syntetyzowanego proszku SiC wymaga rygorystycznej obróbki po syntezie, podnosząc w ten sposób barierę techniczną w przygotowaniu surowca.

2. Wyzwania związane ze wzrostem kryształów

Wzrost kryształu węglika krzemu wymaga temperatur przekraczających 2300 ℃, co stawia rygorystyczne wymagania dotyczące odporności na wysokie temperatury i precyzji kontroli termicznej sprzętu półprzewodnikowego. W odróżnieniu od krzemu monokrystalicznego, węglik krzemu charakteryzuje się wyjątkowo powolnym tempem wzrostu. Na przykład, stosując metodę PVT, w ciągu siedmiu dni można wyhodować jedynie od 2 do 6 centymetrów kryształu węglika krzemu. Skutkuje to niską wydajnością produkcji podłoży z węglika krzemu, poważnie ograniczając ogólną zdolność produkcyjną.  Co więcej, węglik krzemu ma ponad 200 typów struktur krystalicznych, z których można zastosować tylko kilka typów struktur, takich jak 4H-SiC. Dlatego też ścisła kontrola parametrów jest niezbędna, aby uniknąć wtrąceń polimorficznych i zapewnić jakość produktu.

3. Wyzwania związane z przetwarzaniem kryształów

Ponieważ twardość węglika krzemu ustępuje jedynie diamentowi, co znacznie zwiększa trudność cięcia. Podczas procesu krojenia powstają znaczne straty w cięciu, sięgające około 40%, co skutkuje wyjątkowo niską efektywnością wykorzystania materiału. Ze względu na niską odporność na pękanie węglik krzemu jest podatny na pękanie i wykruszanie krawędzi podczas obróbki rozcieńczającej. Co więcej, późniejsze procesy produkcyjne półprzewodników nakładają niezwykle rygorystyczne wymagania na precyzję obróbki i jakość powierzchni podłoży z węglika krzemu, szczególnie w zakresie chropowatości, płaskości i wypaczeń powierzchni. Stwarza to znaczne wyzwania związane z rozcieńczaniem, szlifowaniem i polerowaniem podłoży z węglika krzemu.

Oferta Semicorexupodłoża z węglika krzemuw różnych rozmiarach i klasach. W przypadku jakichkolwiek pytań lub dalszych szczegółów prosimy o kontakt.

Tel: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com