Vilka är utmaningarna med produktion av kiselkarbidsubstrat?

Kiselkarbid (SiC) är ett material som har hög bindningsenergi, liknande andra hårda material som diamant och kubisk bornitrid. Den höga bindningsenergin hos SiC gör det dock svårt att kristallisera direkt till göt via traditionella smältningsmetoder. Därför involverar processen att odla kiselkarbidkristaller användningen av ångfas-epitaxiteknologi. I denna metod avsätts gasformiga ämnen gradvis på ytan av ett substrat och kristalliseras till fasta kristaller. Substratet spelar en viktig roll för att styra de avsatta atomerna att växa i en specifik kristallriktning, vilket resulterar i bildandet av en epitaxiell skiva med en specifik kristallstruktur.

Kostnadseffektivitet

Kiselkarbid växer mycket långsamt, vanligtvis bara cirka 2 cm per månad. Inom industriell produktion är den årliga produktionskapaciteten för en ugn för en kristalltillväxt endast 400-500 stycken. Dessutom är kostnaden för en kristalltillväxtugn lika hög. Därför är tillverkningen av kiselkarbid en dyr och ineffektiv process.

För att förbättra produktionseffektiviteten och minska kostnaderna, epitaxiell tillväxt av kiselkarbid påsubstrathar blivit ett mer rimligt val. Denna metod kan uppnå massproduktion. Jämfört med direktskärningkiselkarbidgöt, kan epitaxiell teknik mer effektivt tillgodose behoven hos industriell produktion, vilket förbättrar marknadens konkurrenskraft för kiselkarbidmaterial.

Skärsvårigheter

Kiselkarbid (SiC) växer inte bara långsamt, vilket resulterar i högre kostnader, utan det är också mycket hårt, vilket försvårar skärprocessen. När man använder diamanttråd för att skära kiselkarbid blir skärhastigheten långsammare, skärningen blir mer ojämn och det är lätt att lämna sprickor på kiselkarbidytan. Dessutom tenderar material med hög Mohs hårdhet att vara ömtåligare, medkiselkarbidwafär mer benägna att gå sönder under skärning än silikonwafers. Dessa faktorer resulterar i den relativt höga materialkostnaden förkiselkarbidskivor. Därför kan vissa biltillverkare, som Tesla, som initialt överväger modeller som använder kiselkarbidmaterial i slutändan välja andra alternativ för att minska kostnaderna för hela fordonet.

Kristall kvalitet

Genom att växaSiC epitaxiella waferspå substratet kan kristallkvaliteten och gitteranpassningen kontrolleras effektivt. Kristallstrukturen hos substratet kommer att påverka kristallkvaliteten och defektdensiteten hos den epitaxiella skivan, och därigenom förbättra prestanda och stabilitet hos SiC-material. Detta tillvägagångssätt möjliggör produktion av SiC-kristaller med högre kvalitet och färre defekter, vilket förbättrar prestandan hos den slutliga enheten.

Töjningsjustering

Gittermatchningen mellansubstratoch denepitaxial waferhar ett viktigt inflytande på SiC-materialets töjningstillstånd. Genom att justera denna matchning, den elektroniska strukturen och optiska egenskaperna hosSiC epitaxial waferkan ändras, vilket har en viktig inverkan på enhetens prestanda och funktionalitet. Denna töjningsjusteringsteknik är en av nyckelfaktorerna för att förbättra prestanda hos SiC-enheter.

Kontrollera materialegenskaper

Genom epitaxi av SiC på olika typer av substrat kan SiC-tillväxt med olika kristallorientering uppnås, varigenom SiC-kristaller erhålls med specifika kristallplana riktningar. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att skräddarsy egenskaperna hos SiC-material för att möta behoven hos olika applikationsområden. Till exempel,SiC epitaxiella waferskan odlas på 4H-SiC- eller 6H-SiC-substrat för att erhålla specifika elektroniska och optiska egenskaper för att möta olika tekniska och industriella applikationsbehov.