Ποιες είναι οι προκλήσεις στην κατασκευή υποστρωμάτων SiC;

Καθώς η τεχνολογία ημιαγωγών επαναλαμβάνεται και αναβαθμίζεται προς υψηλότερες συχνότητες, υψηλότερες θερμοκρασίες, υψηλότερη ισχύ και χαμηλότερες απώλειες, το καρβίδιο του πυριτίου ξεχωρίζει ως το κορυφαίο υλικό ημιαγωγών τρίτης γενιάς, αντικαθιστώντας σταδιακά τα συμβατικά υποστρώματα πυριτίου. Τα υποστρώματα καρβιδίου του πυριτίου προσφέρουν ξεχωριστά πλεονεκτήματα, όπως μεγαλύτερο διάκενο ζώνης, υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα, ανώτερη ένταση κρίσιμου ηλεκτρικού πεδίου και υψηλότερη κινητικότητα ηλεκτρονίων, καθιστώντας την ιδανική επιλογή για συσκευές υψηλής απόδοσης, υψηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας σε πεδία αιχμής όπως NEV, επικοινωνίες 5G, φωτοβολταϊκά και aerospace.

Προκλήσεις στην κατασκευή υποστρωμάτων καρβιδίου του πυριτίου υψηλής ποιότητας

Η κατασκευή και η επεξεργασία υποστρωμάτων καρβιδίου του πυριτίου υψηλής ποιότητας περιλαμβάνει εξαιρετικά υψηλά τεχνικά εμπόδια. Πολυάριθμες προκλήσεις εξακολουθούν να υφίστανται σε ολόκληρη τη  διαδικασία, από την προετοιμασία πρώτων υλών έως την κατασκευή τελικού προϊόντος, η οποία έχει καταστεί κρίσιμος παράγοντας που περιορίζει την εφαρμογή μεγάλης κλίμακας και τη βιομηχανική αναβάθμισή της.

1. Προκλήσεις σύνθεσης πρώτων υλών

Οι βασικές πρώτες ύλες για την ανάπτυξη μονοκρυστάλλου καρβιδίου του πυριτίου είναι η σκόνη άνθρακα και η σκόνη πυριτίου. Είναι ευαίσθητα σε μόλυνση από περιβαλλοντικές ακαθαρσίες κατά τη σύνθεσή τους και η απομάκρυνση αυτών των ακαθαρσιών είναι δύσκολη. Αυτές οι ακαθαρσίες επηρεάζουν αρνητικά την ποιότητα των κρυστάλλων SiC. Εκτός αυτού, η ατελής αντίδραση μεταξύ της σκόνης πυριτίου και της σκόνης άνθρακα μπορεί εύκολα να προκαλέσει ανισορροπία στην αναλογία Si/C, θέτοντας σε κίνδυνο τη σταθερότητα της κρυσταλλικής δομής. Η ακριβής ρύθμιση της κρυσταλλικής μορφής και του μεγέθους των σωματιδίων στη συντιθέμενη σκόνη SiC απαιτεί αυστηρή επεξεργασία μετά τη σύνθεση, αυξάνοντας έτσι το τεχνικό εμπόδιο στην προετοιμασία της πρώτης ύλης.

2. Προκλήσεις Crystal Growth

Η ανάπτυξη του κρυστάλλου καρβιδίου του πυριτίου απαιτεί θερμοκρασίες που υπερβαίνουν τους 2300℃, γεγονός που θέτει αυστηρές απαιτήσεις για την αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και την ακρίβεια θερμικού ελέγχου του εξοπλισμού ημιαγωγών. Διαφορετικό από το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο, το καρβίδιο του πυριτίου παρουσιάζει εξαιρετικά αργούς ρυθμούς ανάπτυξης. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο PVT, μόνο 2 έως 6 εκατοστά κρυστάλλου καρβιδίου του πυριτίου μπορούν να αναπτυχθούν σε επτά ημέρες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα χαμηλή απόδοση παραγωγής για υποστρώματα καρβιδίου του πυριτίου, περιορίζοντας σοβαρά τη συνολική παραγωγική ικανότητα.  Επιπλέον, το καρβίδιο του πυριτίου έχει πάνω από 200 τύπους κρυσταλλικής δομής, στους οποίους μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο λίγοι τύποι δομής όπως το 4H-SiC. Επομένως, ο αυστηρός έλεγχος των παραμέτρων είναι απαραίτητος για την αποφυγή πολυμορφικών εγκλεισμάτων και τη διασφάλιση της ποιότητας του προϊόντος.

3. Προκλήσεις επεξεργασίας κρυστάλλων

Δεδομένου ότι η σκληρότητα του καρβιδίου του πυριτίου είναι δεύτερη μετά το διαμάντι, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τη δυσκολία κοπής. Κατά τη διαδικασία κοπής, σημειώνεται σημαντική απώλεια κοπής, με το ποσοστό απώλειας να φτάνει περίπου το 40%, με αποτέλεσμα την εξαιρετικά χαμηλή απόδοση χρήσης υλικού. Λόγω της χαμηλής αντοχής σε θραύση, το καρβίδιο του πυριτίου είναι επιρρεπές σε ρωγμές και θρυμματισμό άκρων κατά την επεξεργασία αραίωσης. Επιπλέον, οι επακόλουθες διαδικασίες κατασκευής ημιαγωγών επιβάλλουν εξαιρετικά αυστηρές απαιτήσεις για την ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας και την ποιότητα της επιφάνειας των υποστρωμάτων καρβιδίου του πυριτίου, ειδικά όσον αφορά την τραχύτητα, την επιπεδότητα και τη στρέβλωση της επιφάνειας. Αυτό παρουσιάζει σημαντικές προκλήσεις επεξεργασίας για την αραίωση, λείανση και στίλβωση υποστρωμάτων καρβιδίου του πυριτίου.

Προσφορές Semicorexυποστρώματα καρβιδίου του πυριτίουσε διάφορα μεγέθη και ποιότητες. Μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας για οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή για περισσότερες λεπτομέρειες.

Τηλ: +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com