Apa Tantangan dalam Pembuatan Substrat SiC?

Seiring dengan iterasi dan peningkatan teknologi semikonduktor ke arah frekuensi yang lebih tinggi, suhu yang lebih tinggi, daya yang lebih tinggi, dan kerugian yang lebih rendah, silikon karbida menonjol sebagai bahan semikonduktor generasi ketiga yang utama, yang secara bertahap menggantikan substrat silikon konvensional. Substrat silikon karbida menawarkan keunggulan yang berbeda, seperti celah pita yang lebih lebar, konduktivitas termal yang lebih tinggi, kekuatan medan listrik kritis yang unggul, dan mobilitas elektron yang lebih tinggi, sehingga menjadi pilihan ideal untuk perangkat berkinerja tinggi, berdaya tinggi, dan frekuensi tinggi di bidang mutakhir seperti NEV, komunikasi 5G, inverter fotovoltaik, dan ruang angkasa.

Tantangan dalam pembuatan substrat silikon karbida berkualitas tinggi

Pembuatan dan pemrosesan substrat silikon karbida berkualitas tinggi melibatkan hambatan teknis yang sangat tinggi. Banyak tantangan yang dihadapi di seluruh proses, mulai dari persiapan bahan mentah hingga fabrikasi produk jadi, yang telah menjadi faktor penting yang membatasi penerapan skala besar dan peningkatan industri.

1. Tantangan Sintesis Bahan Baku

Bahan baku dasar pertumbuhan kristal tunggal silikon karbida adalah bubuk karbon dan bubuk silikon. Mereka rentan terhadap kontaminasi oleh pengotor lingkungan selama sintesisnya, dan menghilangkan pengotor ini sulit dilakukan. Pengotor ini berdampak negatif terhadap kualitas kristal SiC hilir. Selain itu, reaksi yang tidak sempurna antara bubuk silikon dan bubuk karbon dapat dengan mudah menyebabkan ketidakseimbangan rasio Si/C, sehingga mengganggu stabilitas struktur kristal. Pengaturan yang tepat terhadap bentuk kristal dan ukuran partikel dalam bubuk SiC yang disintesis memerlukan pemrosesan pasca sintesis yang ketat, sehingga meningkatkan hambatan teknis dalam penyiapan bahan baku.

2. Tantangan Pertumbuhan Kristal

Pertumbuhan kristal silikon karbida membutuhkan suhu melebihi 2300℃, yang menuntut ketahanan suhu tinggi dan presisi kontrol termal peralatan semikonduktor. Berbeda dari silikon monokristalin, silikon karbida menunjukkan tingkat pertumbuhan yang sangat lambat. Misalnya, dengan menggunakan metode PVT, hanya 2 hingga 6 sentimeter kristal silikon karbida yang dapat ditumbuhkan dalam tujuh hari. Hal ini mengakibatkan rendahnya efisiensi produksi untuk substrat silikon karbida, sehingga sangat membatasi kapasitas produksi secara keseluruhan.  Selain itu, silikon karbida memiliki lebih dari 200 tipe struktur kristal, dimana hanya beberapa tipe struktur seperti 4H-SiC yang dapat digunakan. Oleh karena itu, kontrol parameter yang ketat sangat penting untuk menghindari inklusi polimorfik dan memastikan kualitas produk.

3. Tantangan Pengolahan Kristal

Karena kekerasan silikon karbida adalah yang kedua setelah berlian, yang sangat meningkatkan kesulitan pemotongan. Selama proses pemotongan, terjadi kehilangan pemotongan yang signifikan, dengan tingkat kehilangan mencapai sekitar 40%, sehingga efisiensi pemanfaatan material menjadi sangat rendah. Karena ketangguhan patahnya yang rendah, silikon karbida rentan terhadap retak dan tepi terkelupas selama proses pengenceran. Selain itu, proses manufaktur semikonduktor berikutnya menerapkan persyaratan yang sangat ketat pada presisi pemesinan dan kualitas permukaan substrat silikon karbida, terutama terkait kekasaran permukaan, kerataan, dan kelengkungan. Hal ini menghadirkan tantangan proses yang besar untuk penipisan, penggilingan, dan pemolesan substrat silikon karbida.

Penawaran Semicorexsubstrat silikon karbidadalam berbagai ukuran dan grade. Jangan ragu untuk menghubungi kami jika ada pertanyaan atau untuk rincian lebih lanjut.

Telp: +86-13567891907

Email: penjualan@semicorex.com