Apakah cabaran pengeluaran substrat silikon karbida?

Silikon karbida (SiC) ialah bahan yang mempunyai tenaga ikatan yang tinggi, sama seperti bahan keras lain seperti berlian dan boron nitrida padu. Walau bagaimanapun, tenaga ikatan tinggi SiC menyukarkan untuk menghablur terus ke dalam jongkong melalui kaedah lebur tradisional. Oleh itu, proses pertumbuhan kristal silikon karbida melibatkan penggunaan teknologi epitaksi fasa wap. Dalam kaedah ini, bahan-bahan gas secara beransur-ansur dimendapkan pada permukaan substrat dan dihablurkan menjadi kristal pepejal. Substrat memainkan peranan penting dalam membimbing atom termendap untuk berkembang dalam arah kristal tertentu, mengakibatkan pembentukan wafer epitaxial dengan struktur kristal tertentu.

Keberkesanan kos

Silikon karbida tumbuh sangat perlahan, biasanya hanya kira-kira 2cm sebulan. Dalam pengeluaran perindustrian, kapasiti pengeluaran tahunan relau pertumbuhan kristal tunggal hanya 400-500 keping. Di samping itu, kos relau pertumbuhan kristal adalah tinggi. Oleh itu, pengeluaran silikon karbida adalah proses yang mahal dan tidak cekap.

Untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran dan mengurangkan kos, pertumbuhan epitaxial silikon karbida padasubstrattelah menjadi pilihan yang lebih munasabah. Kaedah ini boleh mencapai pengeluaran besar-besaran. Berbanding dengan pemotongan terusjongkong silikon karbida, teknologi epitaxial dapat memenuhi keperluan pengeluaran perindustrian dengan lebih berkesan, sekali gus meningkatkan daya saing pasaran bahan silikon karbida.

Kesukaran memotong

Silikon karbida (SiC) bukan sahaja tumbuh dengan perlahan, mengakibatkan kos yang lebih tinggi, tetapi ia juga sangat keras, menjadikan proses pemotongannya lebih sukar. Apabila menggunakan dawai berlian untuk memotong silikon karbida, kelajuan pemotongan akan menjadi lebih perlahan, pemotongan akan menjadi lebih tidak rata, dan mudah untuk meninggalkan retakan pada permukaan silikon karbida. Selain itu, bahan dengan kekerasan Mohs yang tinggi cenderung menjadi lebih rapuh, denganwaf silikon karbidalebih berkemungkinan pecah semasa pemotongan berbanding wafer silikon. Faktor ini mengakibatkan kos bahan yang agak tinggiwafer silikon karbida. Oleh itu, sesetengah pembuat kereta, seperti Tesla, yang pada mulanya menganggap model menggunakan bahan silikon karbida akhirnya boleh memilih pilihan lain untuk mengurangkan kos keseluruhan kenderaan.

Kualiti kristal

Dengan berkembangwafer epitaxial SiCpada substrat, kualiti kristal dan padanan kekisi boleh dikawal dengan berkesan. Struktur kristal substrat akan menjejaskan kualiti kristal dan ketumpatan kecacatan wafer epitaxial, dengan itu meningkatkan prestasi dan kestabilan bahan SiC. Pendekatan ini membolehkan pengeluaran kristal SiC dengan kualiti yang lebih tinggi dan lebih sedikit kecacatan, dengan itu meningkatkan prestasi peranti akhir.

Pelarasan terikan

Padanan kekisi antarasubstratdan jugawafer epitaxialmempunyai pengaruh penting pada keadaan terikan bahan SiC. Dengan melaraskan padanan ini, struktur elektronik dan sifat optik bagiwafer epitaxial SiCboleh diubah, sekali gus memberi kesan penting pada prestasi dan kefungsian peranti. Teknologi pelarasan terikan ini merupakan salah satu faktor utama dalam meningkatkan prestasi peranti SiC.

Kawal sifat bahan

Dengan epitaksi SiC pada pelbagai jenis substrat, pertumbuhan SiC dengan orientasi kristal yang berbeza boleh dicapai, dengan itu memperoleh kristal SiC dengan arah satah kristal tertentu. Pendekatan ini membolehkan menyesuaikan sifat bahan SiC untuk memenuhi keperluan kawasan aplikasi yang berbeza. Sebagai contoh,wafer epitaxial SiCboleh ditanam pada substrat 4H-SiC atau 6H-SiC untuk mendapatkan sifat elektronik dan optik khusus untuk memenuhi keperluan aplikasi teknikal dan perindustrian yang berbeza.