Apa saja tantangan produksi substrat silikon karbida?

Silikon karbida (SiC) merupakan material yang memiliki energi ikatan tinggi, serupa dengan material keras lainnya seperti intan dan kubik boron nitrida. Namun, energi ikatan SiC yang tinggi membuat sulit untuk mengkristal langsung menjadi ingot melalui metode peleburan tradisional. Oleh karena itu, proses pertumbuhan kristal silikon karbida melibatkan penggunaan teknologi epitaksi fase uap. Dalam metode ini, zat gas secara bertahap diendapkan pada permukaan substrat dan dikristalisasi menjadi kristal padat. Substrat memainkan peran penting dalam memandu atom yang disimpan untuk tumbuh ke arah kristal tertentu, sehingga menghasilkan pembentukan wafer epitaksi dengan struktur kristal tertentu.

Efektivitas biaya

Silikon karbida tumbuh sangat lambat, biasanya hanya sekitar 2cm per bulan. Dalam produksi industri, kapasitas produksi tahunan satu tungku pertumbuhan kristal hanya 400-500 buah. Selain itu, biaya tungku pertumbuhan kristal juga tinggi. Oleh karena itu, produksi silikon karbida merupakan proses yang mahal dan tidak efisien.

Untuk meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi biaya, pertumbuhan epitaksi silikon karbida disubstrattelah menjadi pilihan yang lebih masuk akal. Metode ini dapat mencapai produksi massal. Dibandingkan dengan pemotongan langsungingot silikon karbida, teknologi epitaxial dapat lebih efektif memenuhi kebutuhan produksi industri, sehingga meningkatkan daya saing pasar bahan silikon karbida.

Kesulitan memotong

Silikon karbida (SiC) tidak hanya tumbuh lambat sehingga mengakibatkan biaya lebih tinggi, tetapi juga sangat keras sehingga membuat proses pemotongan menjadi lebih sulit. Bila menggunakan kawat intan untuk memotong silikon karbida, kecepatan potong akan lebih lambat, potongan akan lebih tidak rata, dan mudah meninggalkan retakan pada permukaan silikon karbida. Selain itu, bahan dengan kekerasan Mohs tinggi cenderung lebih rapuhwaf silikon karbidawafer lebih mungkin pecah saat dipotong dibandingkan wafer silikon. Faktor-faktor ini mengakibatkan biaya material yang relatif tinggiwafer silikon karbida. Oleh karena itu, beberapa produsen mobil, seperti Tesla, yang pada awalnya mempertimbangkan model yang menggunakan bahan silikon karbida pada akhirnya dapat memilih opsi lain untuk mengurangi biaya keseluruhan kendaraan.

Kualitas kristal

Dengan tumbuhwafer epitaksi SiCpada substrat, kualitas kristal dan pencocokan kisi dapat dikontrol secara efektif. Struktur kristal substrat akan mempengaruhi kualitas kristal dan kepadatan cacat wafer epitaksi, sehingga meningkatkan kinerja dan stabilitas bahan SiC. Pendekatan ini memungkinkan produksi kristal SiC dengan kualitas lebih tinggi dan cacat lebih sedikit, sehingga meningkatkan kinerja perangkat akhir.

Penyesuaian regangan

Kisi yang cocok antarasubstratdan ituwafer epitaksimemiliki pengaruh penting pada keadaan regangan bahan SiC. Dengan menyesuaikan pencocokan ini, struktur elektronik dan sifat optiknyawafer epitaksi SiCdapat diubah, sehingga mempunyai dampak penting pada kinerja dan fungsionalitas perangkat. Teknologi penyesuaian regangan ini merupakan salah satu faktor kunci dalam meningkatkan kinerja perangkat SiC.

Kontrol sifat material

Dengan epitaksi SiC pada berbagai jenis substrat, pertumbuhan SiC dengan orientasi kristal berbeda dapat dicapai, sehingga memperoleh kristal SiC dengan arah bidang kristal tertentu. Pendekatan ini memungkinkan penyesuaian sifat material SiC untuk memenuhi kebutuhan area aplikasi yang berbeda. Misalnya,wafer epitaksi SiCdapat ditanam pada substrat 4H-SiC atau 6H-SiC untuk mendapatkan sifat elektronik dan optik tertentu untuk memenuhi berbagai kebutuhan aplikasi teknis dan industri.