Silisyum karbür substrat üretiminin zorlukları nelerdir?

Silisyum karbür (SiC), elmas ve kübik bor nitrür gibi diğer sert malzemelere benzer şekilde yüksek bağ enerjisine sahip bir malzemedir. Ancak SiC'nin yüksek bağ enerjisi, geleneksel eritme yöntemleriyle doğrudan külçe halinde kristalleşmeyi zorlaştırır. Bu nedenle silisyum karbür kristallerinin büyütülmesi işlemi, buhar fazlı epitaksi teknolojisinin kullanılmasını içerir. Bu yöntemde, gaz halindeki maddeler yavaş yavaş bir substratın yüzeyinde biriktirilir ve katı kristaller halinde kristalleştirilir. Substrat, biriken atomların belirli bir kristal yönünde büyümesine rehberlik etmede hayati bir rol oynar ve bu, belirli bir kristal yapıya sahip bir epitaksiyel levhanın oluşmasıyla sonuçlanır.

Maliyet etkinliği

Silisyum karbür çok yavaş büyür, genellikle ayda sadece 2 cm kadar büyür. Endüstriyel üretimde tek kristal büyütme fırınının yıllık üretim kapasitesi sadece 400-500 adettir. Ayrıca kristal büyütme fırınının maliyeti de bir o kadar yüksektir. Bu nedenle silisyum karbür üretimi pahalı ve verimsiz bir işlemdir.

Üretim verimliliğini artırmak ve maliyetleri azaltmak için silisyum karbürün epitaksiyel büyümesialt tabakadaha mantıklı bir tercih haline geldi. Bu yöntemle seri üretim yapılabilir. Doğrudan kesmeyle karşılaştırıldığındasilisyum karbür külçelerepitaksiyel teknoloji, endüstriyel üretimin ihtiyaçlarını daha etkili bir şekilde karşılayabilir, böylece silisyum karbür malzemelerin pazardaki rekabet gücünü artırabilir.

Kesme zorluğu

Silisyum karbür (SiC) yalnızca yavaş büyüyerek daha yüksek maliyetlere yol açmakla kalmaz, aynı zamanda çok sert olduğundan kesme işlemini zorlaştırır. Silisyum karbürü kesmek için elmas tel kullanıldığında, kesme hızı daha yavaş olacak, kesim daha düzensiz olacak ve silisyum karbür yüzeyinde çatlaklar bırakmak kolaylaşacaktır. Ayrıca yüksek Mohs sertliğine sahip malzemeler daha kırılgan olma eğilimindedir.silisyum karbür wafkesme sırasında kırılma olasılığı silikon plakalara göre daha yüksektir. Bu faktörler nispeten yüksek malzeme maliyetine neden olur.silisyum karbür gofretler. Bu nedenle, başlangıçta silisyum karbür malzemeleri kullanan modelleri düşünen Tesla gibi bazı otomobil üreticileri, sonuçta tüm aracın maliyetini azaltmak için başka seçenekleri tercih edebilir.

Kristal kalitesi

BüyüyerekSiC epitaksiyel gofretlerSubstrat üzerinde kristal kalitesi ve kafes uyumu etkili bir şekilde kontrol edilebilir. Substratın kristal yapısı, epitaksiyel levhanın kristal kalitesini ve kusur yoğunluğunu etkileyecek, böylece SiC malzemelerinin performansını ve stabilitesini artıracaktır. Bu yaklaşım, daha yüksek kalitede ve daha az kusurlu SiC kristallerinin üretilmesine olanak tanır ve böylece son cihazın performansını artırır.

Gerinim ayarı

arasındaki kafes uyumualt tabakaveepitaksiyel gofretSiC malzemesinin gerinim durumu üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu eşleştirmeyi ayarlayarak malzemenin elektronik yapısı ve optik özellikleriSiC epitaksiyel gofretdeğiştirilebilir, dolayısıyla cihazın performansı ve işlevselliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Bu gerinim ayarlama teknolojisi, SiC cihazlarının performansının iyileştirilmesinde önemli faktörlerden biridir.

Malzeme özelliklerini kontrol edin

SiC'nin farklı substrat türleri üzerinde epitaksisi yoluyla, farklı kristal oryantasyonlarında SiC büyümesi elde edilebilir, böylece spesifik kristal düzlem yönlerine sahip SiC kristalleri elde edilebilir. Bu yaklaşım, SiC malzemelerinin özelliklerinin farklı uygulama alanlarının ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde uyarlanmasına olanak tanır. Örneğin,SiC epitaksiyel gofretlerfarklı teknik ve endüstriyel uygulama ihtiyaçlarını karşılamak üzere spesifik elektronik ve optik özellikler elde etmek için 4H-SiC veya 6H-SiC substratlar üzerinde büyütülebilir.