ผังกระบวนการหลักของพื้นผิวซิลิคอนคาร์ไบด์

พื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุผลึกเดี่ยวแบบผสมที่ประกอบด้วยองค์ประกอบ 2 ชนิด ได้แก่ คาร์บอนและซิลิคอน มีลักษณะของแถบความถี่ขนาดใหญ่ ค่าการนำความร้อนสูง ความแรงของสนามสลายวิกฤตสูง และอัตราการดริฟท์ของความอิ่มตัวของอิเล็กตรอนสูง ตามฟิลด์แอปพลิเคชันดาวน์สตรีมที่แตกต่างกัน การจำแนกประเภทหลักประกอบด้วย:

1) ประเภทสื่อกระแสไฟฟ้า: สามารถนำไปสร้างเพิ่มเติมเป็นอุปกรณ์กำลังได้ เช่น ไดโอด Schottky, MOSFET, IGBT เป็นต้น ซึ่งใช้ในยานพาหนะพลังงานใหม่ การขนส่งทางรถไฟ และการส่งผ่านและการเปลี่ยนแปลงพลังงานสูง

2) ชนิดกึ่งฉนวน: สามารถทำเพิ่มเติมเป็นอุปกรณ์ความถี่วิทยุไมโครเวฟ เช่น HEMT ซึ่งใช้ในการสื่อสารข้อมูล การตรวจจับด้วยคลื่นวิทยุ และด้านอื่นๆ

สื่อกระแสไฟฟ้าสารตั้งต้น SiCส่วนใหญ่จะใช้ในยานยนต์พลังงานใหม่ เซลล์แสงอาทิตย์ และสาขาอื่นๆ พื้นผิว SiC กึ่งฉนวนส่วนใหญ่จะใช้ในความถี่วิทยุ 5G และด้านอื่นๆ สารตั้งต้น SiC ขนาด 6 นิ้วกระแสหลักในปัจจุบันเริ่มต้นในต่างประเทศประมาณปี 2010 และช่องว่างโดยรวมระหว่างจีนและต่างประเทศในด้าน SiC นั้นน้อยกว่าช่องว่างของเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ซิลิคอนแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ เมื่อพื้นผิว SiC พัฒนาไปสู่ขนาดที่ใหญ่ขึ้น ช่องว่างระหว่างจีนและต่างประเทศก็แคบลง ปัจจุบันผู้นำในต่างประเทศได้พยายามขยายขนาด 8 นิ้ว และลูกค้าปลายน้ำส่วนใหญ่เป็นเกรดยานยนต์ ในประเทศ ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่มีขนาดเล็ก และคาดว่าขนาด 6 นิ้วจะมีความสามารถในการผลิตจำนวนมากได้ใน 2-3 ปีข้างหน้า โดยลูกค้าปลายน้ำส่วนใหญ่เป็นลูกค้าระดับอุตสาหกรรม

พื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์การเตรียมการเป็นอุตสาหกรรมที่ใช้เทคโนโลยีและกระบวนการเข้มข้น และผังกระบวนการหลักประกอบด้วย:

1. การสังเคราะห์วัตถุดิบ: ผงซิลิกอนที่มีความบริสุทธิ์สูง + ผงคาร์บอนผสมกันตามสูตร ทำปฏิกิริยาในห้องปฏิกิริยาภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงกว่า 2,000°C และสังเคราะห์อนุภาคซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีรูปแบบผลึกเฉพาะและขนาดอนุภาค หลังจากการบด คัดกรอง ทำความสะอาด และกระบวนการอื่น ๆ จะได้วัตถุดิบผงซิลิกอนคาร์ไบด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งตรงตามข้อกำหนดของการเติบโตของคริสตัล

2. การเติบโตของคริสตัล: กระบวนการกระแสหลักในปัจจุบันในตลาดคือวิธีการส่งเฟสก๊าซ PVT ผงซิลิคอนคาร์ไบด์ถูกให้ความร้อนในห้องเจริญเติบโตแบบสุญญากาศแบบปิดที่อุณหภูมิ 2300°C เพื่อระเหิดให้เป็นก๊าซปฏิกิริยา จากนั้นจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นผิวของผลึกเมล็ดเพื่อการสะสมของอะตอม และเติบโตเป็นผลึกเดี่ยวของซิลิคอนคาร์ไบด์

นอกจากนี้วิธีเฟสของเหลวจะกลายเป็นกระบวนการกระแสหลักในอนาคต เหตุผลก็คือข้อบกพร่องในการเคลื่อนตัวในกระบวนการเจริญเติบโตของผลึกของวิธี PVT นั้นควบคุมได้ยาก วิธีเฟสของเหลวสามารถขยายผลึกเดี่ยวของซิลิคอนคาร์ไบด์ได้โดยไม่มีการเคลื่อนที่ของสกรู การเคลื่อนของขอบ และแทบไม่มีข้อผิดพลาดในการเรียงซ้อน เนื่องจากกระบวนการเติบโตอยู่ในเฟสของเหลวที่เสถียร ข้อได้เปรียบนี้ให้ทิศทางที่สำคัญอีกประการหนึ่งและการพัฒนาในอนาคตสำหรับเทคโนโลยีการเตรียมผลึกเดี่ยวซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาดใหญ่คุณภาพสูง

3. การประมวลผลคริสตัล ส่วนใหญ่รวมถึงการประมวลผลลิ่ม การตัดแท่งคริสตัล การบด ขัด ทำความสะอาด และกระบวนการอื่น ๆ และสุดท้ายก็สร้างพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์