Hvad er udfordringerne ved fremstilling af siliciumcarbidsubstrat?

Siliciumcarbid (SiC) er et materiale, der har høj bindingsenergi, svarende til andre hårde materialer som diamant og kubisk bornitrid. Den høje bindingsenergi af SiC gør det imidlertid vanskeligt at krystallisere direkte til barrer via traditionelle smeltningsmetoder. Derfor involverer processen med at dyrke siliciumcarbidkrystaller brugen af ​​dampfase-epitaksiteknologi. Ved denne metode aflejres gasformige stoffer gradvist på overfladen af ​​et substrat og krystalliseres til faste krystaller. Substratet spiller en afgørende rolle i at lede de aflejrede atomer til at vokse i en bestemt krystalretning, hvilket resulterer i dannelsen af ​​en epitaksial wafer med en specifik krystalstruktur.

Omkostningseffektivitet

Siliciumcarbid vokser meget langsomt, normalt kun omkring 2 cm om måneden. I industriel produktion er den årlige produktionskapacitet for en enkelt krystalvækstovn kun 400-500 stykker. Derudover er prisen på en krystalvækstovn lige så høj. Derfor er fremstillingen af ​​siliciumcarbid en dyr og ineffektiv proces.

For at forbedre produktionseffektiviteten og reducere omkostningerne, epitaksial vækst af siliciumcarbid påsubstrater blevet et mere fornuftigt valg. Denne metode kan opnå masseproduktion. Sammenlignet med direkte skæringsiliciumcarbid barrer, kan epitaksial teknologi mere effektivt opfylde behovene for industriel produktion og dermed forbedre markedskonkurrenceevnen for siliciumcarbidmaterialer.

Skærbesvær

Siliciumcarbid (SiC) vokser ikke kun langsomt, hvilket resulterer i højere omkostninger, men det er også meget hårdt, hvilket gør dets skæreproces vanskeligere. Når du bruger diamanttråd til at skære siliciumcarbid, vil skærehastigheden være langsommere, skæringen vil være mere ujævn, og det er let at efterlade revner på overfladen af ​​siliciumcarbid. Derudover har materialer med høj Mohs hårdhed en tendens til at være mere skrøbelige, medsiliciumcarbid wafer mere tilbøjelige til at gå i stykker under skæring end siliciumwafers. Disse faktorer resulterer i de relativt høje materialeomkostninger vedsiliciumcarbid wafers. Derfor kan nogle bilproducenter, såsom Tesla, der i første omgang overvejer modeller, der bruger siliciumcarbidmaterialer, i sidste ende vælge andre muligheder for at reducere omkostningerne til hele køretøjet.

Krystal kvalitet

Ved at vokseSiC epitaksiale waferepå underlaget kan krystalkvaliteten og gittertilpasningen kontrolleres effektivt. Krystalstrukturen af ​​substratet vil påvirke krystalkvaliteten og defekttætheden af ​​den epitaksiale wafer og derved forbedre ydeevnen og stabiliteten af ​​SiC-materialer. Denne tilgang tillader produktion af SiC-krystaller med højere kvalitet og færre defekter, hvorved ydeevnen af ​​den endelige enhed forbedres.

Justering af belastning

Gitteret matchende mellemsubstratogepitaksial waferhar en vigtig indflydelse på SiC-materialets belastningstilstand. Ved at justere denne matchning kan den elektroniske struktur og optiske egenskaberSiC epitaksial waferkan ændres, hvilket har en vigtig indflydelse på enhedens ydeevne og funktionalitet. Denne belastningsjusteringsteknologi er en af ​​nøglefaktorerne til at forbedre ydeevnen af ​​SiC-enheder.

Styr materialeegenskaber

Ved epitaksi af SiC på forskellige typer substrater kan SiC-vækst med forskellige krystalorienteringer opnås, hvorved der opnås SiC-krystaller med specifikke krystalplanretninger. Denne tilgang gør det muligt at skræddersy egenskaberne af SiC-materialer til at opfylde behovene i forskellige anvendelsesområder. For eksempel,SiC epitaksiale waferekan dyrkes på 4H-SiC- eller 6H-SiC-substrater for at opnå specifikke elektroniske og optiske egenskaber for at imødekomme forskellige tekniske og industrielle anvendelsesbehov.