Які проблеми постають при виробництві підкладки з карбіду кремнію?

Карбід кремнію (SiC) — це матеріал, який має високу енергію зв’язку, подібно до інших твердих матеріалів, таких як алмаз і кубічний нітрид бору. Однак висока енергія зв’язку SiC ускладнює кристалізацію безпосередньо в злитки за допомогою традиційних методів плавлення. Тому процес вирощування кристалів карбіду кремнію передбачає використання технології епітаксії з парової фази. При цьому методі газоподібні речовини поступово осідають на поверхні підкладки і кристалізуються в тверді кристали. Підкладка відіграє життєво важливу роль у спрямуванні росту осаджених атомів у певному напрямку кристала, що призводить до утворення епітаксіальної пластини зі специфічною кристалічною структурою.

Економічна ефективність

Карбід кремнію росте дуже повільно, зазвичай лише на 2 см на місяць. У промисловому виробництві річна виробнича потужність однієї печі для вирощування монокристалів становить лише 400-500 штук. Крім того, вартість печі для вирощування кристалів така ж висока. Тому виробництво карбіду кремнію є дорогим і неефективним процесом.

З метою підвищення ефективності виробництва та зниження витрат, епітаксійне зростання карбіду кремнію напідкладкастало більш розумним вибором. Таким методом можна досягти масового виробництва. У порівнянні з прямим різаннямзлитки карбіду кремнію, епітаксіальна технологія може більш ефективно задовольняти потреби промислового виробництва, таким чином покращуючи ринкову конкурентоспроможність матеріалів з карбіду кремнію.

Складність різання

Карбід кремнію (SiC) не тільки росте повільно, що призводить до вищих витрат, але він також дуже твердий, що ускладнює процес його різання. При використанні алмазного дроту для різання карбіду кремнію швидкість різання буде нижчою, зріз буде більш нерівним, і на поверхні карбіду кремнію легко залишити тріщини. Крім того, матеріали з високою твердістю за Моосом, як правило, більш крихкікарбід кремнію вафвони з більшою ймовірністю зламаються під час різання, ніж кремнієві пластини. Ці фактори призводять до відносно високої вартості матеріалівпластини карбіду кремнію. Тому деякі автовиробники, такі як Tesla, які спочатку розглядають моделі з використанням карбіду кремнію, можуть зрештою вибрати інші варіанти, щоб знизити вартість усього автомобіля.

Кришталева якість

ВирощуючиЕпітаксіальні пластини SiCна підкладці якість кристала та узгодження решітки можна ефективно контролювати. Кристалічна структура підкладки впливатиме на якість кристалів і щільність дефектів епітаксіальної пластини, тим самим покращуючи продуктивність і стабільність матеріалів SiC. Такий підхід дозволяє виробляти кристали SiC з вищою якістю та меншою кількістю дефектів, тим самим покращуючи продуктивність кінцевого пристрою.

Регулювання деформації

Решітка відповідності міжпідкладкаіепітаксіальна пластинамає важливий вплив на деформований стан матеріалу SiC. Регулюючи це узгодження, електронна структура та оптичні властивостіЕпітаксіальна пластина SiCможна змінювати, таким чином маючи важливий вплив на продуктивність і функціональність пристрою. Ця технологія регулювання деформації є одним із ключових факторів у покращенні продуктивності пристроїв із SiC.

Контроль властивостей матеріалу

Шляхом епітаксії SiC на різних типах підкладок можна досягти зростання SiC з різними орієнтаціями кристалів, отримуючи таким чином кристали SiC із певними напрямками кристалічної площини. Такий підхід дозволяє адаптувати властивості матеріалів SiC відповідно до потреб різних сфер застосування. Наприклад,Епітаксіальні пластини SiCможна вирощувати на підкладках 4H-SiC або 6H-SiC для отримання специфічних електронних і оптичних властивостей для задоволення різних технічних і промислових потреб.