ความแตกต่างระหว่างซับสเตรต SiC เกรดการผลิต ที่ใช้ในการวิจัย

พื้นผิว SiC เป็นวัสดุหลักสำหรับการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม การจำแนกเกรดคุณภาพจำเป็นต้องตรงกับความต้องการของขั้นตอนต่างๆ เช่น การพัฒนาอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ การตรวจสอบกระบวนการ และการผลิตจำนวนมาก โดยทั่วไปอุตสาหกรรมจะจัดหมวดหมู่ซับสเตรต SiC ออกเป็นสามประเภท: เกรดจำลอง การวิจัย และเกรดการผลิต  ความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างวัสดุพิมพ์ทั้งสามประเภทนี้สามารถช่วยให้ได้รับโซลูชันการเลือกวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะ

1. วัสดุพิมพ์ SiC เกรดจำลอง

วัสดุพิมพ์ SiC เกรดจำลองมีข้อกำหนดด้านคุณภาพต่ำที่สุดในสามประเภท โดยปกติแล้วจะผลิตขึ้นโดยใช้ส่วนที่มีคุณภาพต่ำกว่าที่ปลายทั้งสองของแท่งคริสตัล และผ่านกระบวนการเจียรและขัดเงาขั้นพื้นฐาน

พื้นผิวเวเฟอร์หยาบและความแม่นยำในการขัดเงาไม่เพียงพอ ความหนาแน่นของข้อบกพร่องนั้นสูง และการคลาดเคลื่อนของเกลียวและท่อไมโครมีสัดส่วนที่มีนัยสำคัญ ความสม่ำเสมอทางไฟฟ้าไม่ดี และมีความแตกต่างที่ชัดเจนในความต้านทานและการนำไฟฟ้าของเวเฟอร์ทั้งหมด  ดังนั้นจึงมีข้อได้เปรียบด้านความคุ้มค่าที่โดดเด่น เทคโนโลยีการประมวลผลแบบง่ายทำให้ต้นทุนการผลิตต่ำกว่าซับสเตรตอีกสองชนิดอย่างมาก และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลายครั้ง

พื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์เกรดจำลองเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับคุณภาพ รวมถึงการเติมกำลังการผลิตระหว่างการติดตั้งอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ การสอบเทียบพารามิเตอร์ในระหว่างขั้นตอนก่อนการทำงานของอุปกรณ์ การดีบักพารามิเตอร์ในระยะแรกของการพัฒนากระบวนการ และการฝึกอบรมการทำงานของอุปกรณ์สำหรับผู้ปฏิบัติงาน

2. สารตั้งต้น SiC เกรดการวิจัย

ตำแหน่งคุณภาพระดับการวิจัยสารตั้งต้น SiCอยู่ระหว่างเกรดจำลองและเกรดการผลิต และต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพไฟฟ้าขั้นพื้นฐานและความสะอาดในสถานการณ์ R&D

ความหนาแน่นของข้อบกพร่องของคริสตัลนั้นต่ำกว่าเกรดจำลองอย่างมาก แต่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานเกรดการผลิต ด้วยกระบวนการขัดเงาด้วยกลไกทางเคมี (CMP) ที่ได้รับการปรับปรุง สามารถควบคุมความหยาบของพื้นผิวได้ ซึ่งช่วยปรับปรุงความเรียบเนียนได้อย่างมาก มีให้เลือกทั้งแบบนำไฟฟ้าหรือกึ่งฉนวน โดยแสดงความเสถียรด้านประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและความสม่ำเสมอทั่วทั้งแผ่นเวเฟอร์ ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำของการทดสอบ R&D  ดังนั้นต้นทุนจึงอยู่ระหว่างต้นทุนของซับสเตรต SiC เกรดจำลองและเกรดการผลิต

วัสดุพิมพ์ SiC เกรดการวิจัยใช้ในสถานการณ์การวิจัยและพัฒนาในห้องปฏิบัติการ การตรวจสอบการทำงานของโซลูชันการออกแบบชิป การตรวจสอบความเป็นไปได้ของกระบวนการขนาดเล็ก และการเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ของกระบวนการอย่างละเอียด

3. วัสดุพิมพ์ SiC ระดับการผลิต

วัสดุซับสเตรตเกรดการผลิตเป็นวัสดุหลักสำหรับการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์จำนวนมาก เป็นหมวดหมู่คุณภาพสูงสุด โดยมีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.9999999999% และมีการควบคุมความหนาแน่นของข้อบกพร่องในระดับที่ต่ำมาก 

หลังจากการขัดเงาด้วยกลไกเคมี (CMP) ที่มีความแม่นยำสูง ความแม่นยำของมิติและความเรียบของพื้นผิวก็ถึงระดับนาโนเมตร และโครงสร้างผลึกก็ใกล้จะสมบูรณ์แบบแล้ว มีความสม่ำเสมอทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม โดยมีความต้านทานสม่ำเสมอทั้งบนพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและกึ่งฉนวน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการเลือกวัตถุดิบอย่างเข้มงวดและการควบคุมกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน (เพื่อให้แน่ใจว่าได้ผลผลิตสูง) ต้นทุนการผลิตจึงสูงที่สุดในประเภทซับสเตรตทั้งสามประเภท 

สารตั้งต้น SiC ประเภทนี้เหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ในการจัดส่งขั้นสุดท้าย รวมถึงการผลิตจำนวนมากของ SiC MOSFET และ Schottky Barrier Diodes (SBD) การผลิตอุปกรณ์ RF และอุปกรณ์ไมโครเวฟ GaN-on-SiC และการผลิตทางอุตสาหกรรมของอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์ เช่น เซ็นเซอร์ขั้นสูงและอุปกรณ์ควอนตัม