Substrat Silikon Karbida

Proses daripadasubstrat silikon karbidaadalah kompleks dan sukar untuk dihasilkan.substrat SiCmenduduki nilai utama rantaian industri, menyumbang 47%. Dijangkakan dengan pengembangan kapasiti pengeluaran dan peningkatan hasil pada masa hadapan, ia dijangka menurun kepada 30%.

Dari perspektif sifat elektrokimia,substrat silikon karbidabahan boleh dibahagikan kepada substrat konduktif (julat kerintangan 15~30mΩ·cm) dan substrat separa penebat (kerintangan lebih tinggi daripada 105Ω·cm). Kedua-dua jenis substrat ini digunakan untuk mengeluarkan peranti diskret seperti peranti kuasa dan peranti frekuensi radio selepas pertumbuhan epitaxial. Antaranya:

1. Substrat silikon karbida separa penebat: digunakan terutamanya dalam pembuatan peranti frekuensi radio galium nitrida, peranti optoelektronik, dsb. Dengan mengembangkan lapisan epitaxial galium nitrida pada substrat karbida silikon separa penebat, epitaxial galium nitrida berasaskan silikon karbida wafer diperolehi, yang boleh terus dijadikan peranti frekuensi radio galium nitrida seperti HEMT.

2. Substrat karbida silikon konduktif: digunakan terutamanya dalam pembuatan peranti kuasa. Tidak seperti proses pembuatan peranti kuasa silikon tradisional, peranti kuasa silikon karbida tidak boleh dihasilkan secara langsung pada substrat silikon karbida. Ia adalah perlu untuk mengembangkan lapisan epitaxial silikon karbida pada substrat konduktif untuk mendapatkan wafer epitaxial silikon karbida, dan kemudian mengeluarkan diod Schottky, MOSFET, IGBT dan peranti kuasa lain pada lapisan epitaxial.

Proses utama dibahagikan kepada tiga langkah berikut:

1. Sintesis bahan mentah: Campurkan serbuk silikon ketulenan tinggi + serbuk karbon mengikut formula, bertindak balas dalam kebuk tindak balas di bawah keadaan suhu tinggi melebihi 2000°C, dan mensintesis zarah silikon karbida bentuk kristal tertentu dan saiz zarah. Kemudian melalui proses penghancuran, penyaringan, pembersihan dan lain-lain, bahan mentah serbuk silikon karbida ketulenan tinggi yang memenuhi keperluan diperolehi.

2. Pertumbuhan kristal: Ia adalah pautan proses paling teras dalam pembuatan substrat silikon karbida dan menentukan sifat elektrik substrat silikon karbida. Pada masa ini, kaedah utama pertumbuhan kristal ialah pengangkutan wap fizikal (PVT), pemendapan wap kimia suhu tinggi (HT-CVD) dan epitaksi fasa cecair (LPE). Antaranya, PVT ialah kaedah arus perdana untuk pertumbuhan komersial substrat SiC pada peringkat ini, dengan kematangan teknikal tertinggi dan aplikasi kejuruteraan terluas.

3. Pemprosesan kristal: Melalui pemprosesan jongkong, pemotongan rod kristal, pengisaran, penggilap, pembersihan dan pautan lain, rod kristal karbida silikon diproses menjadi substrat.