مشکل در تهیه بسترهای SiC

مشکل در کنترل میدان دما:رشد میله کریستال سی فقط به 1500 درجه سانتیگراد نیاز دارد، در حالی کهمیله کریستالی SiCنیاز به رشد در دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد دارد و بیش از 250 ایزومر SiC وجود دارد، اما ساختار اصلی تک کریستالی 4H-SiC که برای ساخت دستگاه های قدرت استفاده می شود استفاده می شود. اگر به طور دقیق کنترل نشود، ساختارهای کریستالی دیگری به دست می آید. علاوه بر این، گرادیان دما در بوته، میزان انتقال تصعید SiC و آرایش و حالت رشد اتم‌های گازی روی سطح مشترک کریستال را تعیین می‌کند که به نوبه خود بر سرعت رشد بلور و کیفیت کریستال تأثیر می‌گذارد. بنابراین، یک تکنولوژی کنترل میدان دما سیستماتیک باید شکل گیرد.

رشد آهسته کریستال:سرعت رشد میله کریستال سی می تواند به 30-150 میلی متر در ساعت برسد و تولید میله های کریستال سیلیکونی 1-3 متری فقط حدود 1 روز طول می کشد. در حالی که نرخ رشد میله های کریستالی SiC، به عنوان مثال روش PVT، حدود 0.2-0.4 میلی متر در ساعت است و 7 روز طول می کشد تا کمتر از 3-6 سانتی متر رشد کنند. نرخ رشد کریستال کمتر از یک درصد مواد سیلیکونی است و ظرفیت تولید بسیار محدود است.

الزامات بالا برای پارامترهای محصول خوب و عملکرد کم:پارامترهای اصلی ازبسترهای SiCشامل چگالی میکرولوله، چگالی جابجایی، مقاومت، تاب خوردگی، زبری سطح، و غیره است. این یک مهندسی سیستم پیچیده برای چیدمان اتم ها به شیوه ای منظم و رشد کامل کریستال در یک محفظه بسته با دمای بالا و در عین حال کنترل شاخص های پارامتر است.

این ماده سخت و شکننده است و برش زمان زیادی می برد و سایش بالایی دارد:سختی Mohs SiC بعد از الماس در رتبه دوم قرار دارد که به میزان قابل توجهی سختی برش، آسیاب و پرداخت آن را افزایش می دهد. حدود 120 ساعت طول می کشد تا یک شمش به ضخامت 3 سانتی متر به 35-40 قطعه بریده شود. علاوه بر این، به دلیل شکنندگی بالای SiC، پردازش تراشه نیز سایش بیشتری خواهد داشت و نسبت خروجی تنها حدود 60٪ است.

در حال حاضر، مهمترین روند جهت توسعه بستر، گسترش قطر است. خط تولید انبوه 6 اینچی در بازار جهانی SiC در حال بلوغ است و شرکت های پیشرو وارد بازار 8 اینچی شده اند.