چالش های تولید بستر کاربید سیلیکون چیست؟

کاربید سیلیکون (SiC) ماده ای است که دارای انرژی پیوند بالایی است، مشابه سایر مواد سخت مانند الماس و نیترید بور مکعبی. با این حال، انرژی پیوند بالای SiC، کریستال شدن مستقیم به شمش ها را از طریق روش های ذوب سنتی دشوار می کند. بنابراین، فرآیند رشد کریستال‌های کاربید سیلیکون شامل استفاده از فناوری اپیتاکسی فاز بخار است. در این روش مواد گازی به تدریج روی سطح یک بستر رسوب کرده و به کریستال های جامد متبلور می شوند. این بستر نقش حیاتی در هدایت اتم‌های رسوب‌شده برای رشد در یک جهت کریستالی خاص بازی می‌کند و در نتیجه یک ویفر همپایی با ساختار کریستالی خاص تشکیل می‌شود.

مقرون به صرفه بودن

کاربید سیلیکون بسیار آهسته رشد می کند، معمولاً فقط حدود 2 سانتی متر در ماه. در تولید صنعتی، ظرفیت تولید سالانه یک کوره رشد تک بلور تنها 400-500 قطعه است. علاوه بر این، هزینه یک کوره رشد کریستال به همان اندازه بالا است. بنابراین، تولید کاربید سیلیکون فرآیندی پرهزینه و ناکارآمد است.

به منظور بهبود راندمان تولید و کاهش هزینه ها، رشد اپیتاکسی کاربید سیلیکون بر رویلایهبه انتخاب معقول تری تبدیل شده است. این روش می تواند به تولید انبوه برسد. در مقایسه با برش مستقیمشمش کاربید سیلیکونفن آوری اپیتاکسیال می تواند به طور موثرتری نیازهای تولید صنعتی را برآورده کند، بنابراین رقابت در بازار مواد کاربید سیلیکون را بهبود می بخشد.

سختی برش

کاربید سیلیکون (SiC) نه تنها به کندی رشد می‌کند و در نتیجه هزینه‌های بالاتری به همراه دارد، بلکه بسیار سخت است و فرآیند برش آن را دشوارتر می‌کند. هنگام استفاده از سیم الماس برای برش کاربید سیلیکون، سرعت برش کندتر می شود، برش ناهموارتر می شود و به راحتی می توان ترک بر روی سطح کاربید سیلیکون ایجاد کرد. علاوه بر این، مواد با سختی Mohs بالا، شکننده‌تر هستندواف کاربید سیلیکوناحتمال شکستن آن در حین برش بیشتر از ویفرهای سیلیکونی است. این عوامل منجر به هزینه نسبتاً بالای مواد می شودویفرهای کاربید سیلیکون. بنابراین، برخی از خودروسازان، مانند تسلا، که در ابتدا مدل هایی را با استفاده از مواد کاربید سیلیکون در نظر می گیرند، ممکن است در نهایت گزینه های دیگری را برای کاهش هزینه کل خودرو انتخاب کنند.

کیفیت کریستال

با رشد کردنویفرهای اپیتاکسیال SiCبر روی بستر، کیفیت کریستال و تطابق شبکه را می توان به طور موثر کنترل کرد. ساختار کریستالی زیرلایه بر کیفیت کریستال و تراکم نقص ویفر اپیتاکسیال تأثیر می گذارد و در نتیجه عملکرد و پایداری مواد SiC را بهبود می بخشد. این رویکرد امکان تولید کریستال های SiC را با کیفیت بالاتر و عیوب کمتر می دهد و در نتیجه عملکرد دستگاه نهایی را بهبود می بخشد.

تنظیم کرنش

تطبیق شبکه بینلایهوویفر اپیتاکسیالتأثیر مهمی بر وضعیت کرنش مواد SiC دارد. با تنظیم این تطابق، ساختار الکترونیکی و خواص نوریویفر اپیتاکسیال SiCقابل تغییر است، بنابراین تأثیر مهمی بر عملکرد و عملکرد دستگاه دارد. این فناوری تنظیم کرنش یکی از عوامل کلیدی در بهبود عملکرد دستگاه‌های SiC است.

کنترل خواص مواد

با اپیتاکسی SiC بر روی انواع مختلف بسترها، می توان به رشد SiC با جهت گیری های کریستالی مختلف دست یافت، در نتیجه کریستال های SiC با جهت های صفحه کریستالی خاص به دست آمد. این رویکرد اجازه می دهد تا خواص مواد SiC را برای رفع نیازهای حوزه های مختلف کاربردی تنظیم کنید. مثلا،ویفرهای اپیتاکسیال SiCمی توان روی بسترهای 4H-SiC یا 6H-SiC برای به دست آوردن خواص الکترونیکی و نوری خاص برای رفع نیازهای مختلف کاربرد فنی و صنعتی رشد داد.