Piikarbidisubstraatti

Prosessipiikarbidisubstraattion monimutkainen ja vaikea valmistaa.SiC-substraattimiehittää toimialan ketjun pääarvon ja sen osuus on 47 %. Tulevaisuudessa tuotantokapasiteetin laajenemisen ja tuoton paranemisen myötä sen odotetaan putoavan 30 prosenttiin.

Sähkökemiallisten ominaisuuksien näkökulmastapiikarbidisubstraattimateriaalit voidaan jakaa johtaviin substraatteihin (resistiivisyysalue 15–30 mΩ·cm) ja puolieristäviin substraatteihin (resistiivisyys yli 105Ω·cm). Näitä kahta substraattityyppiä käytetään erillisten laitteiden, kuten teholaitteiden ja radiotaajuuslaitteiden valmistukseen epitaksiaalisen kasvun jälkeen. Heidän joukossa:

1. Puolieristävä piikarbidisubstraatti: käytetään pääasiassa galliumnitridiradiotaajuuslaitteiden, optoelektronisten laitteiden jne. valmistukseen. Kasvattamalla galliumnitridiepitaksiaalinen kerros puolieristävälle piikarbidisubstraatille, piikarbidipohjainen galliumnitridi epitaksiaalinen saadaan kiekko, josta voidaan valmistaa edelleen galliumnitridiradiotaajuuslaitteita, kuten HEMT.

2. Johtava piikarbidisubstraatti: käytetään pääasiassa teholaitteiden valmistuksessa. Toisin kuin perinteisessä piikarbiditeholaitteiden valmistusprosessissa, piikarbiditeholaitteita ei voida valmistaa suoraan piikarbidisubstraatille. Piikarbidi-epitaksiaalinen kerros on kasvatettava johtavalle alustalle piikarbidin epitaksiaalisen kiekon saamiseksi ja sen jälkeen valmistettava Schottky-diodeja, MOSFET:itä, IGBT:itä ja muita teholaitteita epitaksiaaliselle kerrokselle.

Pääprosessi on jaettu kolmeen seuraavaan vaiheeseen:

1. Raaka-ainesynteesi: Sekoita erittäin puhdasta piijauhetta + hiilijauhetta kaavan mukaan, reagoi reaktiokammiossa korkeissa lämpötiloissa, yli 2000 °C, ja syntetisoi piikarbidihiukkasia, joilla on tietty kidemuoto ja hiukkaskoko. Sitten murskaamalla, seulomalla, puhdistamalla ja muilla prosesseilla saadaan erittäin puhtaita piikarbidijauheraaka-aineita, jotka täyttävät vaatimukset.

2. Kiteen kasvu: Se on keskeisin prosessilinkki piikarbidisubstraattien valmistuksessa ja määrittää piikarbidisubstraattien sähköiset ominaisuudet. Tällä hetkellä tärkeimmät kiteiden kasvumenetelmät ovat fyysinen höyrykuljetus (PVT), korkean lämpötilan kemiallinen höyrypinnoitus (HT-CVD) ja nestefaasiepitaksi (LPE). Niiden joukossa PVT on valtavirran menetelmä piikarbidialustojen kaupalliseen kasvattamiseen tässä vaiheessa, jolla on korkein tekninen kypsyysaste ja laajin tekninen sovellus.

3. Kiteenkäsittely: Harkkojen käsittelyn, kristallitangon leikkaamisen, hionnan, kiillotuksen, puhdistuksen ja muiden linkkien avulla piikarbidikidetanko käsitellään substraatiksi.