Was sind die Herausforderungen bei der Herstellung von Siliziumkarbidsubstraten?

Siliziumkarbid (SiC) ist ein Material, das eine hohe Bindungsenergie besitzt, ähnlich wie andere harte Materialien wie Diamant und kubisches Bornitrid. Allerdings erschwert die hohe Bindungsenergie von SiC die direkte Kristallisation zu Barren mit herkömmlichen Schmelzmethoden. Daher beinhaltet der Prozess der Züchtung von Siliziumkarbidkristallen den Einsatz der Dampfphasenepitaxie-Technologie. Bei diesem Verfahren werden gasförmige Substanzen nach und nach auf der Oberfläche eines Substrats abgeschieden und zu festen Kristallen kristallisiert. Das Substrat spielt eine entscheidende Rolle dabei, die abgeschiedenen Atome so zu lenken, dass sie in eine bestimmte Kristallrichtung wachsen, was zur Bildung eines epitaktischen Wafers mit einer bestimmten Kristallstruktur führt.

Kosteneffektivität

Siliziumkarbid wächst sehr langsam, normalerweise nur etwa 2 cm pro Monat. In der industriellen Produktion beträgt die jährliche Produktionskapazität eines Einkristall-Züchtungsofens nur 400-500 Stück. Darüber hinaus sind die Kosten für einen Kristallzüchtungsofen ebenso hoch. Daher ist die Herstellung von Siliziumkarbid ein teurer und ineffizienter Prozess.

Um die Produktionseffizienz zu verbessern und die Kosten zu senken, wird das epitaktische Wachstum von Siliziumkarbid auf demSubstratist eine vernünftigere Wahl geworden. Mit dieser Methode kann eine Massenproduktion erreicht werden. Im Vergleich zum direkten SchneidenSiliziumkarbid-Barren, Epitaxietechnologie kann die Anforderungen der industriellen Produktion effektiver erfüllen und so die Wettbewerbsfähigkeit von Siliziumkarbidmaterialien auf dem Markt verbessern.

Schwierigkeiten beim Schneiden

Siliziumkarbid (SiC) wächst nicht nur langsam, was zu höheren Kosten führt, sondern ist auch sehr hart, was den Schneidprozess erschwert. Wenn Sie zum Schneiden von Siliziumkarbid Diamantdraht verwenden, ist die Schnittgeschwindigkeit langsamer, der Schnitt wird ungleichmäßiger und es können leicht Risse auf der Oberfläche des Siliziumkarbids zurückbleiben. Darüber hinaus neigen Materialien mit hoher Mohs-Härte dazu, zerbrechlicher zu seinSiliziumkarbidwaffelEs ist wahrscheinlicher, dass sie beim Schneiden brechen als Siliziumwafer. Diese Faktoren führen zu relativ hohen MaterialkostenSiliziumkarbid-Wafer. Daher könnten einige Autohersteller, wie etwa Tesla, die zunächst Modelle mit Siliziumkarbidmaterialien in Betracht ziehen, letztendlich andere Optionen wählen, um die Kosten des gesamten Fahrzeugs zu senken.

Kristallqualität

Indem wir wachsenSiC-EpitaxiewaferAuf dem Substrat können die Kristallqualität und die Gitteranpassung effektiv gesteuert werden. Die Kristallstruktur des Substrats beeinflusst die Kristallqualität und Defektdichte des epitaktischen Wafers und verbessert dadurch die Leistung und Stabilität von SiC-Materialien. Dieser Ansatz ermöglicht die Herstellung von SiC-Kristallen mit höherer Qualität und weniger Defekten, wodurch die Leistung des Endgeräts verbessert wird.

Dehnungsanpassung

Die Gitteranpassung zwischen denSubstratund dasepitaktischer Waferhat einen wichtigen Einfluss auf den Dehnungszustand des SiC-Materials. Durch die Anpassung dieser Anpassung werden die elektronische Struktur und die optischen Eigenschaften desSiC-Epitaxiewaferkann geändert werden und hat somit einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und Funktionalität des Geräts. Diese Dehnungsanpassungstechnologie ist einer der Schlüsselfaktoren für die Verbesserung der Leistung von SiC-Geräten.

Materialeigenschaften kontrollieren

Durch Epitaxie von SiC auf verschiedenen Substrattypen kann ein SiC-Wachstum mit unterschiedlichen Kristallorientierungen erreicht werden, wodurch SiC-Kristalle mit spezifischen Kristallebenenrichtungen erhalten werden. Dieser Ansatz ermöglicht die maßgeschneiderte Anpassung der Eigenschaften von SiC-Materialien an die Anforderungen verschiedener Anwendungsbereiche. Zum Beispiel,SiC-Epitaxiewaferkann auf 4H-SiC- oder 6H-SiC-Substraten gezüchtet werden, um spezifische elektronische und optische Eigenschaften zu erhalten, um unterschiedliche technische und industrielle Anwendungsanforderungen zu erfüllen.