Prozessablauf für Siliziumkarbid-Substratkerne

Siliziumkarbid-Substratist ein Verbindungshalbleiter-Einkristallmaterial, das aus zwei Elementen besteht: Kohlenstoff und Silizium. Es zeichnet sich durch eine große Bandlücke, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine hohe kritische Durchschlagsfeldstärke und eine hohe Elektronensättigungsdriftrate aus. Gemäß den verschiedenen nachgelagerten Anwendungsbereichen umfasst die Kernklassifizierung:

1) Leitfähiger Typ: Er kann weiter zu Leistungsbauelementen wie Schottky-Dioden, MOSFET, IGBT usw. verarbeitet werden, die in Fahrzeugen mit neuer Energie, im Schienenverkehr sowie in der Hochleistungsübertragung und -umwandlung eingesetzt werden.

2) Halbisolierender Typ: Er kann weiter zu Mikrowellen-Hochfrequenzgeräten wie HEMT verarbeitet werden, die in der Informationskommunikation, Funkerkennung und anderen Bereichen eingesetzt werden.

LeitfähigSiC-Substratewerden hauptsächlich in Fahrzeugen mit neuer Energie, in der Photovoltaik und anderen Bereichen eingesetzt. Halbisolierende SiC-Substrate werden hauptsächlich in der 5G-Hochfrequenz und anderen Bereichen eingesetzt. Das derzeitige Mainstream-6-Zoll-SiC-Substrat wurde etwa 2010 im Ausland eingeführt, und der Gesamtunterschied zwischen China und dem Ausland im SiC-Bereich ist kleiner als der bei herkömmlichen Halbleitern auf Siliziumbasis. Darüber hinaus wird die Kluft zwischen China und dem Ausland kleiner, da sich SiC-Substrate hin zu größeren Größen entwickeln. Derzeit haben führende Unternehmen im Ausland Anstrengungen unternommen, um 8 Zoll zu erreichen, und nachgelagerte Kunden sind hauptsächlich Automobilhersteller. Im Inland sind die Produkte hauptsächlich kleinformatig, und es wird erwartet, dass 6-Zoll-Produkte in den nächsten zwei bis drei Jahren über Massenproduktionsmöglichkeiten in großem Maßstab verfügen werden, wobei es sich bei den nachgelagerten Kunden hauptsächlich um Kunden in Industriequalität handelt.

Siliziumkarbid-SubstratDie Vorbereitung ist eine technologie- und prozessintensive Branche und der Kernprozessablauf umfasst:

1. Rohstoffsynthese: Hochreines Siliziumpulver + Kohlenstoffpulver werden gemäß der Formel gemischt, in der Reaktionskammer unter Hochtemperaturbedingungen über 2.000 °C zur Reaktion gebracht und Siliziumkarbidpartikel spezifischer Kristallform und Partikelgröße synthetisiert. Nach dem Zerkleinern, Sieben, Reinigen und anderen Prozessen werden hochreine Siliziumkarbid-Pulverrohstoffe erhalten, die den Anforderungen des Kristallwachstums entsprechen.

2. Kristallwachstum: Das derzeit gängige Verfahren auf dem Markt ist die PVT-Gasphasenübertragungsmethode. Siliziumkarbidpulver wird in einer geschlossenen Vakuumwachstumskammer auf 2300 °C erhitzt, um es in Reaktionsgas zu sublimieren. Anschließend wird es zur atomaren Abscheidung auf die Oberfläche des Impfkristalls übertragen und zu einem Siliziumkarbid-Einkristall gezüchtet.

Darüber hinaus wird die Flüssigphasenmethode in Zukunft zum Mainstream-Verfahren werden. Der Grund dafür ist, dass die Versetzungsdefekte im Kristallwachstumsprozess der PVT-Methode schwer zu kontrollieren sind. Mit der Flüssigphasenmethode können Siliziumkarbid-Einkristalle ohne Schraubenversetzungen, Kantenversetzungen und nahezu ohne Stapelfehler gezüchtet werden, da der Wachstumsprozess in einer stabilen flüssigen Phase stattfindet. Dieser Vorteil stellt eine weitere wichtige Richtung und zukünftige Entwicklungsreserve für die Herstellungstechnologie hochwertiger großformatiger Siliziumkarbid-Einkristalle dar.

3. Kristallverarbeitung, hauptsächlich einschließlich Barrenverarbeitung, Kristallstabschneiden, Schleifen, Polieren, Reinigen und andere Prozesse und schließlich die Bildung eines Siliziumkarbidsubstrats.