تفاوت بین لایه‌های ساختگی، تحقیقاتی و درجه تولید SiC

بسترهای SiC یک ماده اصلی برای تولید دستگاه های نیمه هادی نسل سوم هستند. طبقه بندی درجه کیفی آنها باید دقیقاً با نیازهای مراحل مختلف مانند توسعه تجهیزات نیمه هادی، تأیید فرآیند و تولید انبوه مطابقت داشته باشد. صنعت به طور کلی بسترهای SiC را به سه دسته طبقه بندی می کند: ساختگی، تحقیقاتی و درجه تولید.  درک روشنی از تفاوت‌های بین این سه نوع بستر می‌تواند به دستیابی به راه‌حل انتخاب مواد بهینه برای نیازهای کاربردی خاص کمک کند.

1. بسترهای SiC با درجه ساختگی

بسترهای SiC با درجه ساختگی کمترین نیازهای کیفی را در بین سه دسته دارند. آنها معمولاً با استفاده از قطعات با کیفیت پایین تر در هر دو انتهای میله کریستالی ساخته می شوند و از طریق فرآیندهای اولیه سنگ زنی و پرداخت پردازش می شوند.

سطح ویفر ناهموار است و دقت پرداخت کافی نیست. تراکم عیب آنها زیاد است و نابجایی های رزوه ای و میکرولوله ها سهم قابل توجهی را تشکیل می دهند. یکنواختی الکتریکی ضعیف است و تفاوت های آشکاری در مقاومت و رسانایی کل ویفر وجود دارد.  بنابراین، آنها دارای یک مزیت مقرون به صرفه برجسته هستند. تکنولوژی پردازش ساده باعث می شود هزینه تولید آنها بسیار کمتر از دو بستر دیگر باشد و می توان آنها را بارها مورد استفاده مجدد قرار داد.

بسترهای کاربید سیلیکون با درجه ساختگی برای سناریوهایی مناسب هستند که در آن الزامات دقیقی برای کیفیت آنها وجود ندارد، از جمله پر کردن ظرفیت در هنگام نصب تجهیزات نیمه هادی، کالیبراسیون پارامترها در مرحله قبل از عملیات تجهیزات، اشکال زدایی پارامترها در مراحل اولیه توسعه فرآیند، و آموزش عملیات تجهیزات برای اپراتورها.

1. بسترهای SiC با درجه ساختگی

موقعیت‌یابی کیفی درجه پژوهشبسترهای SiCبین درجه ساختگی و درجه تولید است و باید الزامات اساسی عملکرد الکتریکی و تمیزی در سناریوهای تحقیق و توسعه را برآورده کند.

چگالی نقص کریستالی آنها به طور قابل توجهی کمتر از درجه ساختگی است، اما استانداردهای درجه تولید را برآورده نمی کند. از طریق فرآیندهای بهینه پرداخت مکانیکی شیمیایی (CMP)، زبری سطح را می توان کنترل کرد و به طور قابل توجهی صافی را بهبود بخشید. موجود در انواع رسانا یا نیمه عایق، پایداری عملکرد الکتریکی و یکنواختی را در سرتاسر ویفر نشان می‌دهند و نیازهای دقیق تست تحقیق و توسعه را برآورده می‌کنند.  بنابراین، هزینه آنها بین زیرلایه های SiC درجه ساختگی و درجه تولید است.

بسترهای SiC درجه تحقیقاتی در سناریوهای تحقیق و توسعه آزمایشگاهی، تأیید عملکردی راه حل‌های طراحی تراشه، تأیید امکان‌سنجی فرآیند در مقیاس کوچک و بهینه‌سازی دقیق پارامترهای فرآیند استفاده می‌شوند.

3. بسترهای SiC درجه تولید

بسترهای درجه تولید، مواد اصلی برای تولید انبوه دستگاه های نیمه هادی هستند. آنها با درجه خلوص بیش از 99.9999999999 درصد بالاترین کیفیت هستند و تراکم نقص آنها در سطح بسیار پایین کنترل می شود. 

پس از عملیات پرداخت مکانیکی شیمیایی با دقت بالا (CMP)، دقت ابعاد و صافی سطح به سطح نانومتری رسیده است و ساختار کریستالی نزدیک به کامل است. آنها یکنواختی الکتریکی عالی را با مقاومت یکنواخت در هر دو نوع بستر رسانا و نیمه عایق ارائه می دهند. با این حال، به دلیل انتخاب دقیق مواد خام و کنترل پیچیده فرآیند تولید (برای اطمینان از عملکرد بالا)، هزینه تولید آنها بالاترین از سه نوع بستر است. 

این نوع بستر SiC برای تولید در مقیاس بزرگ دستگاه های نیمه هادی حمل و نقل نهایی، از جمله تولید انبوه ماسفت های SiC و دیودهای مانع شاتکی (SBD)، ساخت دستگاه های GaN-on-SiC RF و مایکروویو، و تولید صنعتی دستگاه های پیشرفته مانند سنسورهای تجهیزات پیشرفته و کوانتومی مناسب است.