อะไรคือความท้าทายในการผลิตซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) เป็นวัสดุที่มีพลังงานพันธะสูง คล้ายกับวัสดุแข็งอื่นๆ เช่น เพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์ อย่างไรก็ตาม พลังงานพันธะที่สูงของ SiC ทำให้ยากต่อการตกผลึกเป็นแท่งโลหะโดยตรงผ่านวิธีการหลอมแบบดั้งเดิม ดังนั้นกระบวนการปลูกผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์จึงเกี่ยวข้องกับการใช้เทคโนโลยี epitaxy เฟสไอ ในวิธีนี้ สารที่เป็นก๊าซจะค่อยๆ วางตัวอยู่บนพื้นผิวของสารตั้งต้นและตกผลึกเป็นผลึกแข็ง สารตั้งต้นมีบทบาทสำคัญในการชี้นำอะตอมที่สะสมไว้ให้เติบโตในทิศทางของผลึกที่เฉพาะเจาะจง ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของเวเฟอร์เอพิแทกเซียลที่มีโครงสร้างผลึกเฉพาะ

ลดค่าใช้จ่าย

ซิลิคอนคาร์ไบด์จะเติบโตช้ามาก โดยปกติจะเติบโตเพียงประมาณ 2 ซม. ต่อเดือน ในการผลิตภาคอุตสาหกรรม กำลังการผลิตต่อปีของเตาเติบโตผลึกเดี่ยวอยู่ที่ 400-500 ชิ้นเท่านั้น นอกจากนี้ต้นทุนของเตาปลูกคริสตัลยังสูงอีกด้วย ดังนั้นการผลิตซิลิคอนคาร์ไบด์จึงเป็นกระบวนการที่มีราคาแพงและไม่มีประสิทธิภาพ

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและลดต้นทุน การเติบโตของซิลิคอนคาร์ไบด์บน epitaxisวัสดุพิมพ์กลายเป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผลมากขึ้น วิธีนี้สามารถบรรลุการผลิตจำนวนมาก เมื่อเทียบกับการตัดโดยตรงแท่งซิลิคอนคาร์ไบด์เทคโนโลยี epitaxis สามารถตอบสนองความต้องการของการผลิตภาคอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการแข่งขันในตลาดของวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์

ความยากในการตัด

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ไม่เพียงแต่เติบโตอย่างช้าๆ ส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้น แต่ยังยากมากอีกด้วย ทำให้กระบวนการตัดยากขึ้น เมื่อใช้ลวดเพชรในการตัดซิลิกอนคาร์ไบด์ ความเร็วตัดจะช้าลง การตัดจะไม่สม่ำเสมอมากขึ้น และง่ายต่อการทิ้งรอยแตกบนพื้นผิวของซิลิกอนคาร์ไบด์ นอกจากนี้วัสดุที่มีความแข็ง Mohs สูงมักจะเปราะบางกว่าด้วยซิลิคอนคาร์ไบด์ wafมีแนวโน้มที่จะแตกหักระหว่างการตัดมากกว่าเวเฟอร์ซิลิคอน ปัจจัยเหล่านี้ส่งผลให้ต้นทุนวัสดุค่อนข้างสูงเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์. ดังนั้น ผู้ผลิตรถยนต์บางราย เช่น Tesla ที่เริ่มพิจารณารุ่นที่ใช้วัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์ในขั้นต้นอาจเลือกตัวเลือกอื่นเพื่อลดต้นทุนของรถยนต์ทั้งหมดในที่สุด

คุณภาพคริสตัล

โดยการเจริญเติบโตเวเฟอร์ SiC epitaxisบนพื้นผิวสามารถควบคุมคุณภาพของคริสตัลและการจับคู่ขัดแตะได้อย่างมีประสิทธิภาพ โครงสร้างผลึกของซับสเตรตจะส่งผลต่อคุณภาพของคริสตัลและความหนาแน่นของข้อบกพร่องของเวเฟอร์อีพิแทกเซียล ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของวัสดุ SiC วิธีการนี้ช่วยให้สามารถผลิตผลึก SiC ที่มีคุณภาพสูงขึ้นและมีข้อบกพร่องน้อยลง จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ขั้นสุดท้าย

การปรับความเครียด

การจับคู่ขัดแตะระหว่างวัสดุพิมพ์และเวเฟอร์ epitaxisมีอิทธิพลสำคัญต่อสถานะความเครียดของวัสดุ SiC โดยการปรับการจับคู่นี้โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และคุณสมบัติทางแสงของเวเฟอร์ epitaxis SiCสามารถเปลี่ยนแปลงได้จึงมีผลกระทบสำคัญต่อประสิทธิภาพและการทำงานของอุปกรณ์ เทคโนโลยีการปรับความเครียดนี้เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ SiC

ควบคุมคุณสมบัติของวัสดุ

ด้วยการเอพิแทกซีของ SiC บนซับสเตรตประเภทต่างๆ จึงสามารถบรรลุการเติบโตของ SiC ด้วยการวางแนวของผลึกที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงได้ผลึก SiC ที่มีทิศทางระนาบคริสตัลเฉพาะ วิธีการนี้ช่วยให้สามารถปรับคุณสมบัติของวัสดุ SiC ให้ตรงตามความต้องการในการใช้งานที่แตกต่างกันได้ ตัวอย่างเช่น,เวเฟอร์ SiC epitaxisสามารถปลูกได้บนพื้นผิว 4H-SiC หรือ 6H-SiC เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และทางแสงที่เฉพาะเจาะจง เพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้งานด้านเทคนิคและอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน