بستر کاربید سیلیکون

فرآیندبستر کاربید سیلیکونپیچیده است و ساخت آن دشوار است.بستر SiCارزش اصلی زنجیره صنعت را اشغال می کند و 47٪ را تشکیل می دهد. پیش بینی می شود با افزایش ظرفیت تولید و بهبود عملکرد در آینده به 30 درصد کاهش یابد.

از دیدگاه خواص الکتروشیمیایی،بستر کاربید سیلیکونمواد را می توان به زیرلایه های رسانا (محدوده مقاومت 15~30mΩ·cm) و زیرلایه های نیمه عایق (مقاومت بالاتر از 105Ω·cm) تقسیم کرد. این دو نوع بستر برای ساخت دستگاه های مجزا مانند دستگاه های قدرت و دستگاه های فرکانس رادیویی پس از رشد اپیتاکسیال استفاده می شوند. از جمله:

1. بستر نیمه عایق کاربید سیلیکون: عمدتاً در ساخت دستگاه های فرکانس رادیویی نیترید گالیوم، دستگاه های اپتوالکترونیک و غیره استفاده می شود. ویفر به دست می آید که می تواند بیشتر به دستگاه های فرکانس رادیویی نیترید گالیوم مانند HEMT تبدیل شود.

2. بستر کاربید سیلیکون رسانا: عمدتاً در ساخت دستگاه های قدرت استفاده می شود. بر خلاف فرآیند تولید دستگاه‌های سیلیکون پاور سنتی، دستگاه‌های قدرت کاربید سیلیکون را نمی‌توان مستقیماً روی یک بستر کاربید سیلیکون ساخت. لازم است یک لایه همپایی کاربید سیلیکون روی یک بستر رسانا برای به دست آوردن ویفر همپایی کاربید سیلیکون رشد داده شود و سپس دیودهای شاتکی، ماسفت ها، IGBT ها و سایر دستگاه های قدرت بر روی لایه همپایی ساخته شوند.

فرآیند اصلی به سه مرحله زیر تقسیم می شود:

1. سنتز مواد خام: پودر سیلیکون با خلوص بالا + پودر کربن را مطابق فرمول مخلوط کنید، در محفظه واکنش تحت شرایط دمای بالا بالای 2000 درجه سانتیگراد واکنش دهید و ذرات کاربید سیلیکون را با فرم کریستالی و اندازه ذرات خاص سنتز کنید. سپس از طریق خرد کردن، غربالگری، تمیز کردن و سایر فرآیندها، مواد خام پودر سیلیکون کاربید با خلوص بالا که نیازها را برآورده می کنند، به دست می آیند.

2. رشد کریستال: این هسته اصلی ترین پیوند فرآیند در ساخت بسترهای کاربید سیلیکون است و خواص الکتریکی بسترهای کاربید سیلیکون را تعیین می کند. در حال حاضر، روش‌های اصلی رشد کریستال عبارتند از انتقال فیزیکی بخار (PVT)، رسوب شیمیایی بخار در دمای بالا (HT-CVD) و اپیتاکسی فاز مایع (LPE). در میان آنها، PVT روش اصلی برای رشد تجاری بسترهای SiC در این مرحله، با بالاترین بلوغ فنی و گسترده ترین کاربرد مهندسی است.

3. پردازش کریستال: از طریق پردازش شمش، برش میله کریستال، سنگ زنی، پرداخت، تمیز کردن و سایر پیوندها، میله کریستال کاربید سیلیکون به یک بستر پردازش می شود.