Kokie yra silicio karbido substrato gamybos iššūkiai?

Silicio karbidas (SiC) yra medžiaga, turinti didelę sukibimo energiją, panašią į kitas kietas medžiagas, tokias kaip deimantas ir kubinis boro nitridas. Tačiau dėl didelės SiC jungties energijos sunku kristalizuotis tiesiai į luitus tradiciniais lydymosi metodais. Todėl silicio karbido kristalų auginimo procesas apima garų fazės epitaksijos technologijos naudojimą. Šiuo metodu dujinės medžiagos palaipsniui nusėda ant pagrindo paviršiaus ir kristalizuojasi į kietus kristalus. Substratas atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį nukreipiant nusodintus atomus augti tam tikra kristalo kryptimi, todėl susidaro epitaksinė plokštelė su specifine kristalų struktūra.

Kainos efektyvumas

Silicio karbidas auga labai lėtai, paprastai tik apie 2 cm per mėnesį. Pramoninėje gamyboje vienkristalinės auginimo krosnies metinis gamybos pajėgumas yra tik 400-500 vienetų. Be to, kristalų auginimo krosnies kaina yra tokia pat didelė. Todėl silicio karbido gamyba yra brangus ir neefektyvus procesas.

Siekiant pagerinti gamybos efektyvumą ir sumažinti išlaidas, epitaksinis silicio karbido augimassubstratastapo pagrįstesniu pasirinkimu. Šiuo metodu galima pasiekti masinę gamybą. Palyginti su tiesioginiu pjovimusilicio karbido luitai, epitaksinė technologija gali efektyviau patenkinti pramoninės gamybos poreikius, taip pagerindama silicio karbido medžiagų konkurencingumą rinkoje.

Pjovimo sunkumas

Silicio karbidas (SiC) ne tik auga lėtai, todėl didėja išlaidos, bet ir yra labai kietas, todėl jo pjovimo procesas tampa sunkesnis. Naudojant deimantinę vielą silicio karbido pjovimui, pjovimo greitis bus lėtesnis, pjovimas bus netolygesnis, o silicio karbido paviršiuje nesunku palikti įtrūkimų. Be to, medžiagos, turinčios didelį kietumą pagal Mosą, yra trapesnėssilicio karbido plokštelėPjaustant labiau tikėtina, kad jie sulūžtų nei silicio plokštelės. Šie veiksniai lemia santykinai dideles medžiagų sąnaudassilicio karbido plokštelės. Todėl kai kurie automobilių gamintojai, pavyzdžiui, „Tesla“, kurie iš pradžių svarsto modelius, kuriuose naudojamos silicio karbido medžiagos, galiausiai gali pasirinkti kitas galimybes, kad sumažintų visos transporto priemonės kainą.

Krištolo kokybė

AugantSiC epitaksinės plokštelėsant pagrindo galima veiksmingai kontroliuoti kristalų kokybę ir grotelių atitikimą. Substrato kristalinė struktūra turės įtakos epitaksinės plokštelės kristalų kokybei ir defektų tankiui, taip pagerindama SiC medžiagų veikimą ir stabilumą. Šis metodas leidžia gaminti aukštesnės kokybės ir mažiau defektų turinčius SiC kristalus, taip pagerinant galutinio įrenginio veikimą.

Įtempimo reguliavimas

Grotelės atitikimo tarpsubstratasirepitaksinė plokštelėturi didelę įtaką SiC medžiagos deformacijos būsenai. Koreguojant šį atitikimą, elektroninė struktūra ir optinės savybėsSiC epitaksinė plokštelėgali būti keičiami ir taip daro didelę įtaką įrenginio veikimui ir funkcionalumui. Ši deformacijų reguliavimo technologija yra vienas iš pagrindinių veiksnių gerinant SiC įrenginių veikimą.

Kontroliuoti medžiagos savybes

Epitaksuojant SiC ant skirtingų tipų substratų, galima pasiekti SiC augimą su skirtingomis kristalų orientacijomis ir taip gauti SiC kristalus su specifinėmis kristalų plokštumos kryptimis. Šis metodas leidžia pritaikyti SiC medžiagų savybes, kad atitiktų skirtingų taikymo sričių poreikius. Pavyzdžiui,SiC epitaksinės plokštelėsgali būti auginami ant 4H-SiC arba 6H-SiC substratų, kad būtų įgytos specifinės elektroninės ir optinės savybės, atitinkančios įvairius techninius ir pramoninius poreikius.