Apakah Cabaran dalam Pembuatan Substrat SiC?

Apabila teknologi semikonduktor berubah dan menaik taraf ke arah frekuensi yang lebih tinggi, suhu yang lebih tinggi, kuasa yang lebih tinggi dan kehilangan yang lebih rendah, silikon karbida menonjol sebagai bahan semikonduktor generasi ketiga terulung, secara beransur-ansur menggantikan substrat silikon konvensional. Substrat silikon karbida menawarkan kelebihan yang berbeza, seperti jurang jalur yang lebih luas, kekonduksian terma yang lebih tinggi, kekuatan medan elektrik kritikal yang unggul, dan mobiliti elektron yang lebih tinggi, menjadi pilihan ideal untuk peranti berprestasi tinggi, berkuasa tinggi dan frekuensi tinggi dalam medan canggih seperti NEV, komunikasi 5G, penyongsang fotovoltaik dan aeroangkasa.

Cabaran dalam membuat substrat silikon karbida berkualiti tinggi

Pengilangan dan pemprosesan substrat silikon karbida berkualiti tinggi melibatkan halangan teknikal yang sangat tinggi. Pelbagai cabaran berterusan sepanjang  proses, daripada penyediaan bahan mentah kepada fabrikasi produk siap, yang telah menjadi faktor penting yang menyekat aplikasi berskala besar dan peningkatan industrinya.

1. Cabaran Sintesis Bahan Mentah

Bahan mentah asas untuk pertumbuhan kristal tunggal silikon karbida ialah serbuk karbon dan serbuk silikon. Mereka mudah terdedah kepada pencemaran oleh kekotoran alam sekitar semasa sintesisnya, dan membuang kekotoran ini adalah sukar. Kekotoran ini memberi kesan negatif kepada kualiti kristal SiC hiliran. Selain itu, tindak balas yang tidak lengkap antara serbuk silikon dan serbuk karbon dengan mudah boleh menyebabkan ketidakseimbangan dalam nisbah Si/C, menjejaskan kestabilan struktur kristal. Peraturan tepat bentuk kristal dan saiz zarah dalam serbuk SiC yang disintesis memerlukan pemprosesan pasca-sintesis yang ketat, sekali gus meningkatkan halangan teknikal penyediaan bahan suapan.

2. Cabaran Pertumbuhan Kristal

Pertumbuhan kristal silikon karbida memerlukan suhu melebihi 2300 ℃, yang meletakkan permintaan yang ketat pada rintangan suhu tinggi dan ketepatan kawalan haba peralatan semikonduktor. Berbeza daripada silikon monohabluran, silikon karbida mempamerkan kadar pertumbuhan yang sangat perlahan. Sebagai contoh, menggunakan kaedah PVT, hanya 2 hingga 6 sentimeter kristal silikon karbida boleh ditanam dalam masa tujuh hari. Ini mengakibatkan kecekapan pengeluaran rendah untuk substrat silikon karbida, mengehadkan kapasiti pengeluaran keseluruhan dengan teruk.  Tambahan pula, silikon karbida mempunyai lebih 200 jenis struktur kristal, di mana hanya beberapa jenis struktur seperti 4H-SiC boleh digunakan. Oleh itu, kawalan ketat parameter adalah penting untuk mengelakkan kemasukan polimorfik dan memastikan kualiti produk.

3. Cabaran Pemprosesan Kristal

Oleh kerana kekerasan silikon karbida adalah yang kedua selepas berlian, yang sangat meningkatkan kesukaran memotong. Semasa proses penghirisan, kehilangan pemotongan yang ketara berlaku, dengan kadar kehilangan mencapai sekitar 40%, mengakibatkan kecekapan penggunaan bahan yang sangat rendah. Oleh kerana keliatan patahnya yang rendah, silikon karbida terdedah kepada keretakan dan cipratan tepi semasa pemprosesan penipisan. Selain itu, proses pembuatan semikonduktor berikutnya mengenakan keperluan yang sangat ketat pada ketepatan pemesinan dan kualiti permukaan substrat silikon karbida, terutamanya mengenai kekasaran permukaan, kerataan dan lenturan. Ini membentangkan cabaran pocessing yang besar untuk penipisan, pengisaran dan penggilapan substrat silikon karbida.

Tawaran semicorexsubstrat silikon karbidadalam pelbagai saiz dan gred. Sila hubungi kami dengan sebarang pertanyaan atau untuk butiran lanjut.

Tel: +86-13567891907

E-mel: sales@semicorex.com