Wat zijn de uitdagingen bij de productie van siliciumcarbidesubstraten?

Siliciumcarbide (SiC) is een materiaal dat een hoge bindingsenergie bezit, vergelijkbaar met andere harde materialen zoals diamant en kubisch boornitride. De hoge bindingsenergie van SiC maakt het echter moeilijk om via traditionele smeltmethoden rechtstreeks in blokken te kristalliseren. Daarom omvat het proces van het groeien van siliciumcarbidekristallen het gebruik van dampfase-epitaxietechnologie. Bij deze methode worden gasvormige stoffen geleidelijk afgezet op het oppervlak van een substraat en gekristalliseerd tot vaste kristallen. Het substraat speelt een cruciale rol bij het geleiden van de afgezette atomen om in een specifieke kristalrichting te groeien, wat resulteert in de vorming van een epitaxiale wafel met een specifieke kristalstructuur.

Kosten efficiëntie

Siliciumcarbide groeit heel langzaam, meestal slechts ongeveer 2 cm per maand. Bij de industriële productie bedraagt ​​de jaarlijkse productiecapaciteit van een eenkristalgroeioven slechts 400-500 stuks. Bovendien zijn de kosten van een kristalgroeioven even hoog. Daarom is de productie van siliciumcarbide een duur en inefficiënt proces.

Om de productie-efficiëntie te verbeteren en de kosten te verlagen, wordt epitaxiale groei van siliciumcarbide op desubstraateen verstandiger keuze geworden. Deze methode kan massaproductie bereiken. Vergeleken met direct snijdensiliciumcarbide blokkenkan epitaxiale technologie effectiever voldoen aan de behoeften van de industriële productie, waardoor het concurrentievermogen van de siliciumcarbidematerialen op de markt wordt verbeterd.

Moeilijkheidsgraad bij het snijden

Siliciumcarbide (SiC) groeit niet alleen langzaam, wat resulteert in hogere kosten, maar het is ook erg hard, waardoor het snijproces moeilijker wordt. Wanneer u diamantdraad gebruikt om siliciumcarbide te snijden, zal de snijsnelheid langzamer zijn, zal de snede ongelijkmatiger zijn en zullen er gemakkelijk scheuren op het oppervlak van siliciumcarbide achterblijven. Bovendien zijn materialen met een hoge Mohs-hardheid vaak kwetsbaardersiliciumcarbide wafDe kans is groter dat ze breken tijdens het snijden dan siliciumwafels. Deze factoren resulteren in de relatief hoge materiaalkosten vansiliciumcarbidewafels. Daarom kunnen sommige autofabrikanten, zoals Tesla, die in eerste instantie modellen overwegen die gebruik maken van siliciumcarbidematerialen, uiteindelijk voor andere opties kiezen om de kosten van het hele voertuig te verlagen.

Kristal kwaliteit

Door te groeienSiC epitaxiale wafelsop het substraat kunnen de kristalkwaliteit en roosteraanpassing effectief worden gecontroleerd. De kristalstructuur van het substraat zal de kristalkwaliteit en defectdichtheid van de epitaxiale wafel beïnvloeden, waardoor de prestaties en stabiliteit van SiC-materialen worden verbeterd. Deze aanpak maakt de productie van SiC-kristallen met een hogere kwaliteit en minder defecten mogelijk, waardoor de prestaties van het uiteindelijke apparaat worden verbeterd.

Aanpassing van de spanning

Het rooster dat overeenkomt tussen desubstraaten deepitaxiale wafelheeft een belangrijke invloed op de rektoestand van het SiC-materiaal. Door deze matching aan te passen, worden de elektronische structuur en optische eigenschappen van deSiC epitaxiale wafelkan worden gewijzigd, wat een belangrijke invloed heeft op de prestaties en functionaliteit van het apparaat. Deze rekaanpassingstechnologie is een van de belangrijkste factoren bij het verbeteren van de prestaties van SiC-apparaten.

Controle materiaaleigenschappen

Door epitaxie van SiC op verschillende soorten substraten kan SiC-groei met verschillende kristaloriëntaties worden bereikt, waardoor SiC-kristallen met specifieke kristalvlakrichtingen worden verkregen. Deze aanpak maakt het mogelijk de eigenschappen van SiC-materialen aan te passen aan de behoeften van verschillende toepassingsgebieden. Bijvoorbeeld,SiC epitaxiale wafelskan worden gekweekt op 4H-SiC- of 6H-SiC-substraten om specifieke elektronische en optische eigenschappen te verkrijgen om aan verschillende technische en industriële toepassingsbehoeften te voldoen.