พื้นผิวซิลิคอนคาร์ไบด์

กระบวนการของพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์มีความซับซ้อนและยากต่อการผลิตสารตั้งต้น SiCครองคุณค่าหลักของห่วงโซ่อุตสาหกรรม คิดเป็น 47% คาดว่าด้วยการขยายกำลังการผลิตและการปรับปรุงผลผลิตในอนาคตคาดว่าจะลดลงเหลือ 30%

จากมุมมองของคุณสมบัติไฟฟ้าเคมีพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์วัสดุสามารถแบ่งออกเป็นพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (ช่วงความต้านทาน 15~30mΩ·cm) และพื้นผิวกึ่งฉนวน (ความต้านทานสูงกว่า 105Ω·cm) วัสดุพิมพ์ทั้งสองประเภทนี้ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ที่แยกจากกัน เช่น อุปกรณ์กำลังและอุปกรณ์ความถี่วิทยุหลังจากการเติบโตของอีพิแทกเซียล ในหมู่พวกเขา:

1. สารตั้งต้นซิลิกอนคาร์ไบด์กึ่งฉนวน: ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ความถี่วิทยุแกลเลียมไนไตรด์, อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ โดยการปลูกชั้น epitaxial แกลเลียมไนไตรด์บนพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์กึ่งฉนวน, epitaxis แกลเลียมไนไตรด์ที่ใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์ ได้รับเวเฟอร์ซึ่งสามารถนำไปสร้างเพิ่มเติมเป็นอุปกรณ์ความถี่วิทยุแกลเลียมไนไตรด์เช่น HEMT

2. พื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์นำไฟฟ้า: ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้า ต่างจากกระบวนการผลิตอุปกรณ์ให้พลังงานซิลิคอนแบบดั้งเดิม อุปกรณ์จ่ายไฟของซิลิกอนคาร์ไบด์ไม่สามารถผลิตได้โดยตรงบนพื้นผิวของซิลิกอนคาร์ไบด์ จำเป็นต้องขยายชั้นเอพิเทกเซียลของซิลิคอนคาร์ไบด์บนพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพื่อให้ได้เวเฟอร์เอพิแทกเซียลของซิลิคอนคาร์ไบด์ จากนั้นจึงผลิตไดโอด Schottky, MOSFET, IGBT และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ บนชั้นเอพิแทกเซียล

กระบวนการหลักแบ่งออกเป็นสามขั้นตอนดังต่อไปนี้:

1. การสังเคราะห์วัตถุดิบ: ผสมผงซิลิกอนที่มีความบริสุทธิ์สูง + ผงคาร์บอนตามสูตร ทำปฏิกิริยาในห้องปฏิกิริยาภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงกว่า 2000°C และสังเคราะห์อนุภาคซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีรูปแบบผลึกเฉพาะและขนาดอนุภาค จากนั้นผ่านการบด คัดกรอง ทำความสะอาด และกระบวนการอื่น ๆ จะได้วัตถุดิบผงซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งตรงตามข้อกำหนด

2. การเติบโตของคริสตัล: เป็นกระบวนการหลักที่เชื่อมโยงมากที่สุดในการผลิตซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์ และเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้าของซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์ ในปัจจุบัน วิธีการหลักของการเติบโตของผลึก ได้แก่ การขนส่งไอทางกายภาพ (PVT) การสะสมไอสารเคมีที่อุณหภูมิสูง (HT-CVD) และ epitaxy เฟสของเหลว (LPE) หนึ่งในนั้นคือ PVT เป็นวิธีการหลักสำหรับการเติบโตเชิงพาณิชย์ของซับสเตรต SiC ในขั้นตอนนี้ โดยมีความพร้อมทางเทคนิคสูงสุดและมีการประยุกต์ทางวิศวกรรมที่กว้างที่สุด

3. การประมวลผลคริสตัล: ผ่านการประมวลผลแท่งโลหะ การตัดแท่งคริสตัล การบด การขัดเงา การทำความสะอาด และการเชื่อมโยงอื่นๆ แท่งคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์จะถูกประมวลผลเป็นสารตั้งต้น