Skillnaden mellan dummy, forskning, produktionskvalitet SiC-substrat

SiC-substrat är ett kärnmaterial för tillverkning av tredje generationens halvledarenheter. Deras kvalitetsklassificering måste exakt matcha behoven i olika stadier, såsom utveckling av halvledarutrustning, processverifiering och massproduktion. Industrin kategoriserar generellt SiC-substrat i tre kategorier: dummy, forskning och produktionskvalitet.  En tydlig förståelse för skillnaderna mellan dessa tre typer av substrat kan hjälpa till att uppnå den optimala materialvalslösningen för specifika applikationskrav.

1. Dummy-grade SiC-substrat

Dummy-grade SiC-substrat har de lägsta kvalitetskraven bland de tre kategorierna. De tillverkas vanligtvis genom att använda segment av lägre kvalitet i båda ändarna av kristallstaven och bearbetas genom grundläggande slip- och poleringsprocesser.

Skivans yta är grov och poleringsnoggrannheten är otillräcklig; deras defekttäthet är hög, och gängdislokationer och mikrorör står för en betydande andel; den elektriska likformigheten är dålig och det finns uppenbara skillnader i resistiviteten och konduktiviteten hos hela skivan.  Därför har de en enastående kostnadseffektivitetsfördel. Den förenklade bearbetningstekniken gör deras produktionskostnad mycket lägre än de andra två substraten, och de kan återanvändas många gånger.

Dummy-grade kiselkarbidsubstrat är lämpliga för scenarier där det inte finns några strikta krav på deras kvalitet, inklusive kapacitetsfyllning under installation av halvledarutrustning, parameterkalibrering under utrustningens pre-driftsstadium, parameterfelsökning i de tidiga stadierna av processutveckling och utrustningsdriftträning för operatörer.

2. SiC-substrat av forskningskvalitet

Kvalitetspositioneringen av forskningsbetygSiC-substratligger mellan dummy- och produktionskvalitet och måste uppfylla de grundläggande elektriska prestanda- och renhetskraven i FoU-scenarier.

Deras kristalldefektdensitet är betydligt lägre än den för dummykvaliteten, men uppfyller inte standarder för produktionskvalitet. Genom optimerade processer för kemisk-mekanisk polering (CMP) kan ytjämnheten kontrolleras, vilket avsevärt förbättrar jämnheten. Tillgängliga i ledande eller halvisolerande typer, uppvisar de elektrisk prestandastabilitet och enhetlighet över skivan, vilket uppfyller precisionskraven för FoU-testning.  Deras kostnad ligger därför mellan kostnaden för SiC-substrat av dummykvalitet och produktionskvalitet.

SiC-substrat av forskningskvalitet används i forsknings- och utvecklingsscenarier i laboratorier, funktionsverifiering av chipdesignlösningar, verifiering av processförbarhet i liten skala och förfinad optimering av processparametrar.

3. SiC-substrat av produktionskvalitet

Produktionsklassade substrat är kärnmaterialet för massproduktion av halvledarenheter. De är av högsta kvalitetskategori, med en renhet på över 99,9999999999 %, och deras defektdensitet kontrolleras på en extremt låg nivå. 

Efter högprecisionsbehandling med kemisk mekanisk polering (CMP) har dimensionsnoggrannheten och ytplanheten nått nanometernivån och kristallstrukturen är nära perfekt. De erbjuder utmärkt elektrisk enhetlighet, med enhetlig resistivitet över både ledande och halvisolerande substrattyper. Men på grund av rigoröst val av råmaterial och komplex produktionsprocesskontroll (för att säkerställa högt utbyte) är deras produktionskostnad den högsta av de tre substrattyperna. 

Denna typ av SiC-substrat är lämplig för storskalig tillverkning av halvledarenheter för slutförsändelser, inklusive massproduktion av SiC MOSFETs och Schottky-barriärdioder (SBD), tillverkning av GaN-on-SiC RF- och mikrovågsenheter och industriell produktion av avancerade enheter som avancerade sensorer och quantum-sensorer.