Ero dummy-, tutkimus- ja tuotantolaatuisen piikarbidialustojen välillä

SiC-substraatit ovat ydinmateriaali kolmannen sukupolven puolijohdelaitteiden valmistuksessa. Niiden laatuluokituksen on vastattava tarkasti eri vaiheiden tarpeita, kuten puolijohdelaitteiden kehitys, prosessin verifiointi ja massatuotanto. Teollisuus luokittelee piikarbidisubstraatit yleensä kolmeen luokkaan: dummy-, tutkimus- ja tuotantolaatu.  Selkeä ymmärrys näiden kolmen substraattityypin eroista voi auttaa saavuttamaan optimaalisen materiaalin valintaratkaisun tiettyihin käyttötarpeisiin.

1. Nukkelaatuiset piikarbidimateriaalit

Dummy-luokan SiC-substraateilla on alhaisimmat laatuvaatimukset kolmesta kategoriasta. Ne valmistetaan yleensä käyttämällä kidetangon molemmissa päissä olevia huonompilaatuisia segmenttejä ja käsitellään perushionta- ja kiillotusprosesseilla.

Kiekon pinta on karkea ja kiillotustarkkuus on riittämätön; niiden virhetiheys on korkea, ja kierteityshäiriöt ja mikroputket muodostavat merkittävän osan; sähköinen tasaisuus on huono, ja koko kiekon resistiivisessä ja johtavuudessa on ilmeisiä eroja.  Siksi niillä on erinomainen kustannustehokkuusetu. Yksinkertaistettu prosessointitekniikka tekee niiden tuotantokustannuksista paljon alhaisemmat kuin kahden muun substraatin, ja niitä voidaan käyttää uudelleen monta kertaa.

Dummy-laatuiset piikarbidisubstraatit soveltuvat skenaarioihin, joissa niiden laadulle ei ole tiukkoja vaatimuksia, mukaan lukien kapasiteetin täyttö puolijohdelaitteiden asennuksen aikana, parametrien kalibrointi laitteiston esikäyttövaiheessa, parametrien virheenkorjaus prosessikehityksen alkuvaiheessa ja laitteiden käyttökoulutus käyttäjille.

2. Tutkimuslaatuiset SiC-substraatit

Tuotantotason substraatit ovat puolijohdelaitteiden massatuotannon ydinmateriaali. Ne ovat korkein laatuluokka, puhtaus yli 99,9999999999%, ja niiden virhetiheys on hallittu erittäin alhaisella tasolla. SiC-substraatiton nuken ja tuotantoluokan välillä, ja sen on täytettävä sähköisen suorituskyvyn ja puhtauden perusvaatimukset T&K-skenaarioissa.

Niiden kidevirhetiheys on huomattavasti alhaisempi kuin nukkelaadun, mutta ne eivät täytä tuotantotason standardeja. Optimoitujen kemiallisten mekaanisten kiillotusprosessien (CMP) avulla pinnan karheutta voidaan hallita, mikä parantaa merkittävästi sileyttä. Saatavana johtavina tai puolieristtävinä tyypeinä, ne osoittavat sähköisen suorituskyvyn vakautta ja tasaisuutta koko kiekon alueella, mikä täyttää T&K-testauksen tarkkuusvaatimukset.  Siksi niiden kustannukset ovat valelaatuisten ja tuotantolaatuisten piikarbidialustojen välillä.

Tutkimuslaatuisia SiC-substraatteja käytetään laboratorioiden T&K-skenaarioissa, sirusuunnitteluratkaisujen toiminnallisessa verifioinnissa, pienimuotoisen prosessin toteutettavuuden varmentamisessa ja prosessiparametrien hienostuneessa optimoinnissa.

3. Tuotantolaatuiset piikarbidimateriaalit

Tuotantotason substraatit ovat puolijohdelaitteiden massatuotannon ydinmateriaali. Ne ovat korkein laatuluokka, puhtaus yli 99,9999999999%, ja niiden virhetiheys on hallittu erittäin alhaisella tasolla. 

Erittäin tarkan kemiallisen mekaanisen kiillotuksen (CMP) käsittelyn jälkeen mittatarkkuus ja pinnan tasaisuus ovat saavuttaneet nanometritason ja kiderakenne on lähellä täydellistä. Ne tarjoavat erinomaisen sähköisen tasaisuuden ja tasaisen resistiivisyyden sekä johtavilla että puolieristetyillä substraattityypeillä. Tiukan raaka-aineen valinnan ja monimutkaisen tuotantoprosessin hallinnan (korkean tuoton varmistamiseksi) ansiosta niiden tuotantokustannukset ovat kuitenkin korkeimmat kolmesta substraattityypistä. 

Tämän tyyppinen piikarbidi soveltuu lopullisten puolijohdelaitteiden laajamittaiseen valmistukseen, mukaan lukien SiC MOSFET:ien ja Schottky-sulkudiodien (SBD) massatuotantoon, GaN-on-SiC RF- ja mikroaaltouunilaitteiden valmistukseen sekä korkealuokkaisten laitteiden, kuten kehittyneiden antureiden ja kvanttilaitteiden teolliseen tuotantoon.