Substrat Silikon Karbida

Proses darisubstrat silikon karbidarumit dan sulit untuk diproduksi.Substrat SiCmenempati nilai utama rantai industri, terhitung 47%. Diharapkan dengan perluasan kapasitas produksi dan peningkatan hasil di masa depan, diperkirakan akan turun hingga 30%.

Dari perspektif sifat elektrokimia,substrat silikon karbidabahan dapat dibagi menjadi substrat konduktif (kisaran resistivitas 15~30mΩ·cm) dan substrat semi-isolasi (resistivitas lebih tinggi dari 105Ω·cm). Kedua jenis substrat ini digunakan untuk memproduksi perangkat terpisah seperti perangkat listrik dan perangkat frekuensi radio setelah pertumbuhan epitaksial. Diantara mereka:

1. Substrat silikon karbida semi-isolasi: terutama digunakan dalam pembuatan perangkat frekuensi radio galium nitrida, perangkat optoelektronik, dll. Dengan menumbuhkan lapisan epitaksi galium nitrida pada substrat silikon karbida semi-isolasi, epitaksi galium nitrida berbasis silikon karbida wafer diperoleh, yang selanjutnya dapat dibuat menjadi perangkat frekuensi radio galium nitrida seperti HEMT.

2. Substrat silikon karbida konduktif: terutama digunakan dalam pembuatan perangkat listrik. Berbeda dengan proses pembuatan perangkat listrik silikon tradisional, perangkat listrik silikon karbida tidak dapat diproduksi secara langsung pada substrat silikon karbida. Lapisan epitaksi silikon karbida perlu ditumbuhkan pada substrat konduktif untuk mendapatkan wafer epitaksi silikon karbida, dan kemudian membuat dioda Schottky, MOSFET, IGBT, dan perangkat daya lainnya pada lapisan epitaksi.

Proses utama dibagi menjadi tiga langkah berikut:

1. Sintesis bahan baku: Campurkan bubuk silikon dengan kemurnian tinggi + bubuk karbon sesuai rumus, bereaksi dalam ruang reaksi pada kondisi suhu tinggi di atas 2000°C, dan mensintesis partikel silikon karbida dengan bentuk kristal dan ukuran partikel tertentu. Kemudian melalui penghancuran, penyaringan, pembersihan dan proses lainnya, diperoleh bahan baku bubuk silikon karbida dengan kemurnian tinggi yang memenuhi persyaratan.

2. Pertumbuhan kristal: Ini adalah tautan proses paling inti dalam pembuatan substrat silikon karbida dan menentukan sifat listrik substrat silikon karbida. Saat ini, metode utama pertumbuhan kristal adalah transportasi uap fisik (PVT), deposisi uap kimia suhu tinggi (HT-CVD) dan epitaksi fase cair (LPE). Diantaranya, PVT adalah metode utama untuk pertumbuhan komersial substrat SiC pada tahap ini, dengan kematangan teknis tertinggi dan penerapan teknik terluas.

3. Pemrosesan kristal: Melalui pemrosesan ingot, pemotongan batang kristal, penggilingan, pemolesan, pembersihan, dan tautan lainnya, batang kristal silikon karbida diproses menjadi substrat.