Mitä haasteita piikarbidisubstraattien valmistuksessa on?

Puolijohdeteknologian toistuessa ja päivittyessä kohti korkeampia taajuuksia, korkeampia lämpötiloja, suurempaa tehoa ja pienempiä häviöitä, piikarbidi erottuu edukseen kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalista ja korvaa vähitellen perinteiset piisubstraatit. Piikarbidisubstraatit tarjoavat selkeitä etuja, kuten leveämmän kaistanvälin, korkeamman lämmönjohtavuuden, erinomaisen kriittisen sähkökentän voimakkuuden ja suuremman elektronien liikkuvuuden, ja niistä tulee ihanteellinen vaihtoehto huipputehokkaille, suuritehoisille ja korkeataajuuksisille laitteille huippuluokan aloilla, kuten NEV:issä, 5G-viestinnässä, aurinkosähköinverttereissä ja ilmailussa.

Haasteita korkealaatuisten piikarbidisubstraattien valmistuksessa

Korkealaatuisten piikarbidisubstraattien valmistukseen ja käsittelyyn liittyy erittäin korkeita teknisiä esteitä. Koko prosessissa on lukuisia haasteita raaka-aineiden valmistuksesta valmiiden tuotteiden valmistukseen, josta on tullut ratkaiseva tekijä, joka rajoittaa sen laajamittaista käyttöä ja teollista päivitystä.

1. Raaka-aineiden synteesin haasteet

Piikarbidin yksikidekasvun perusraaka-aineet ovat hiilijauhe ja piijauhe. Ne ovat herkkiä ympäristön epäpuhtauksien saastumiselle synteesin aikana, ja näiden epäpuhtauksien poistaminen on vaikeaa. Nämä epäpuhtaudet vaikuttavat negatiivisesti alavirran piikarbidin kiteiden laatuun. Lisäksi piijauheen ja hiilijauheen epätäydellinen reaktio voi helposti aiheuttaa epätasapainon Si/C-suhteessa, mikä vaarantaa kiderakenteen stabiilisuuden. Kidemuodon ja hiukkaskoon tarkka säätely syntetisoidussa piikarbidijauheessa vaatii tiukkaa synteesin jälkeistä käsittelyä, mikä nostaa raaka-aineen valmistuksen teknistä estettä.

2. Kristallin kasvun haasteet

Piikarbidikiteen kasvu vaatii yli 2300 ℃ lämpötiloja, mikä asettaa tiukkoja vaatimuksia puolijohdelaitteiden korkeiden lämpötilojen kestävyydelle ja lämmönsäätötarkkuudelle. Yksikiteisestä piistä poiketen piikarbidin kasvunopeus on erittäin hidasta. Esimerkiksi PVT-menetelmällä voidaan kasvattaa vain 2–6 senttimetriä piikarbidikitettä seitsemässä päivässä. Tämä johtaa piikarbidisubstraattien alhaiseen tuotantotehokkuuteen, mikä rajoittaa vakavasti kokonaistuotantokapasiteettia.  Lisäksi piikarbidilla on yli 200 kiderakennetyyppiä, joissa vain muutama rakennetyyppi, kuten 4H-SiC, on käyttökelpoinen. Siksi tiukka parametrien valvonta on välttämätöntä polymorfisten sulkeumien välttämiseksi ja tuotteen laadun varmistamiseksi.

3. Crystal Processing Challenges

Koska piikarbidin kovuus on toinen vain timantin jälkeen, mikä lisää huomattavasti leikkausvaikeutta. Viipalointiprosessin aikana tapahtuu merkittävää leikkaushäviötä, jonka hävikkiaste on noin 40 %, mikä johtaa erittäin alhaiseen materiaalin hyötysuhteeseen. Piikarbidi on alhaisen murtolujuudensa vuoksi alttiina halkeilemaan ja reunahalkeilemaan ohennuskäsittelyn aikana. Lisäksi myöhemmät puolijohteiden valmistusprosessit asettavat äärimmäisen tiukat vaatimukset piikarbidisubstraattien koneistustarkkuudelle ja pinnan laadulle, erityisesti pinnan karheuden, tasaisuuden ja vääntymisen suhteen. Tämä asettaa huomattavia haasteita piikarbidisubstraattien ohennukselle, hiomiselle ja kiillotukselle.

Semicorex tarjoaapiikarbidisubstraatiteri kokoisina ja eri laatuisina. Ota rohkeasti yhteyttä, jos sinulla on kysyttävää tai haluat lisätietoja.

Puh: +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com