Piikarbidisubstraatin ydinprosessin virtaus

Piikarbidisubstraattion yhdistepuolijohde-yksikidemateriaali, joka koostuu kahdesta alkuaineesta, hiilestä ja piistä. Sillä on suuri kaistaväli, korkea lämmönjohtavuus, korkea kriittinen läpilyöntikentän voimakkuus ja korkea elektronien kyllästymisnopeus. Eri loppupään sovellusalojen mukaan ydinluokitus sisältää:

1) Johtava tyyppi: Siitä voidaan tehdä edelleen teholaitteita, kuten Schottky-diodeja, MOSFET, IGBT jne., joita käytetään uusissa energiaajoneuvoissa, rautatiekuljetuksissa sekä suuritehoisessa siirrossa ja muuntamisessa.

2) Puolieristävä tyyppi: Siitä voidaan valmistaa edelleen mikroaaltoradiotaajuuslaitteita, kuten HEMT, joita käytetään tietoliikenteessä, radioilmaisussa ja muilla aloilla.

JohtavaSiC-substraatitkäytetään pääasiassa uusissa energiaajoneuvoissa, aurinkosähköissä ja muilla aloilla. Puolieristäviä SiC-substraatteja käytetään pääasiassa 5G-radiotaajuus- ja muilla aloilla. Nykyinen valtavirran 6 tuuman piikarbidisubstraatti otettiin käyttöön ulkomailla noin vuonna 2010, ja Kiinan ja ulkomaisten välinen kokonaisero piikarbidikentässä on pienempi kuin perinteisissä piipohjaisissa puolijohteissa. Lisäksi piikarbidisubstraattien kehittyessä kohti suurempia kokoja Kiinan ja ulkomaan välinen kuilu kavenee. Tällä hetkellä ulkomaiset johtajat ovat pyrkineet saavuttamaan 8 tuumaa, ja loppupään asiakkaat ovat pääasiassa autoteollisuutta. Kotimaassa tuotteet ovat pääosin pienikokoisia, ja 6 tuuman tuotteilla odotetaan olevan suuren mittakaavan massatuotantokapasiteettia seuraavan 2-3 vuoden aikana, ja jatkojalostusasiakkaat ovat pääasiassa teollisuusasiakkaita.

Piikarbidisubstraattivalmistelu on teknologia- ja prosessiintensiivinen toimiala, ja ydinprosessiin kuuluu:

1. Raaka-ainesynteesi: erittäin puhdasta piijauhetta + hiilijauhetta sekoitetaan kaavan mukaan, saatetaan reagoimaan reaktiokammiossa korkeissa lämpötilaolosuhteissa, yli 2000 °C, ja syntetisoidaan piikarbidihiukkasia, joilla on tietty kidemuoto ja hiukkaskoko. Murskauksen, seulonnan, puhdistuksen ja muiden prosessien jälkeen saadaan erittäin puhtaita piikarbidijauheraaka-aineita, jotka täyttävät kiteen kasvun vaatimukset.

2. Kiteen kasvu: Nykyinen valtavirtaprosessi markkinoilla on PVT-kaasufaasisiirtomenetelmä. Piikarbidijauhetta kuumennetaan suljetussa tyhjiökammiossa 2300 °C:ssa sen sublimoimiseksi reaktiokaasuksi. Sitten se siirretään siemenkiteen pinnalle atomipinnoitusta varten ja kasvatetaan piikarbidin yksikiteeksi.

Lisäksi nestefaasimenetelmästä tulee jatkossa valtavirtaprosessi. Syynä on se, että PVT-menetelmän kiteen kasvuprosessin dislokaatiovirheitä on vaikea hallita. Nestefaasimenetelmällä voidaan kasvattaa piikarbidiyksikiteitä ilman ruuvin siirtymiä, reunamuutoksia ja lähes ilman pinoamisvirheitä, koska kasvuprosessi on stabiilissa nestefaasissa. Tämä etu tarjoaa toisen tärkeän suunnan ja tulevaisuuden kehitysreservin korkealaatuisten suurikokoisten piikarbidiyksikiteiden valmistustekniikalle.

3. Kiteenkäsittely, johon kuuluu pääasiassa harkon käsittely, kristallitangon leikkaaminen, hionta, kiillotus, puhdistus ja muut prosessit ja lopuksi piikarbidisubstraatin muodostaminen.