Substrato in carburo di silicio

Il processo disubstrato di carburo di silicioè complesso e difficile da produrre.Substrato SiCoccupa il valore principale della filiera, pari al 47%. Si prevede che con l'espansione della capacità produttiva e il miglioramento della resa in futuro, si prevede che scenderà al 30%.

Dal punto di vista delle proprietà elettrochimiche,substrato di carburo di silicioi materiali possono essere suddivisi in substrati conduttivi (intervallo di resistività 15~30 mΩ·cm) e substrati semi-isolanti (resistività superiore a 105 Ω·cm). Questi due tipi di substrati vengono utilizzati per produrre dispositivi discreti come dispositivi di potenza e dispositivi a radiofrequenza dopo la crescita epitassiale. Tra loro:

1. Substrato semi-isolante in carburo di silicio: utilizzato principalmente nella produzione di dispositivi a radiofrequenza al nitruro di gallio, dispositivi optoelettronici, ecc. Facendo crescere uno strato epitassiale di nitruro di gallio su un substrato semi-isolante di carburo di silicio, un epitassiale di nitruro di gallio a base di carburo di silicio si ottiene un wafer, che può essere ulteriormente trasformato in dispositivi a radiofrequenza al nitruro di gallio come HEMT.

2. Substrato conduttivo in carburo di silicio: utilizzato principalmente nella produzione di dispositivi di potenza. A differenza del tradizionale processo di produzione dei dispositivi di potenza al silicio, i dispositivi di potenza al carburo di silicio non possono essere fabbricati direttamente su un substrato di carburo di silicio. È necessario far crescere uno strato epitassiale di carburo di silicio su un substrato conduttivo per ottenere un wafer epitassiale di carburo di silicio e quindi produrre diodi Schottky, MOSFET, IGBT e altri dispositivi di potenza sullo strato epitassiale.

Il processo principale è suddiviso nelle seguenti tre fasi:

1. Sintesi della materia prima: mescolare polvere di silicio ad elevata purezza + polvere di carbonio secondo la formula, reagire nella camera di reazione in condizioni di temperatura elevata superiore a 2000°C e sintetizzare particelle di carburo di silicio con forma cristallina e dimensione delle particelle specifiche. Quindi, attraverso la frantumazione, la vagliatura, la pulizia e altri processi, si ottengono materie prime in polvere di carburo di silicio di elevata purezza che soddisfano i requisiti.

2. Crescita dei cristalli: è l'anello di processo più importante nella produzione di substrati di carburo di silicio e determina le proprietà elettriche dei substrati di carburo di silicio. Attualmente, i principali metodi di crescita dei cristalli sono il trasporto fisico del vapore (PVT), la deposizione chimica da vapore ad alta temperatura (HT-CVD) e l'epitassia in fase liquida (LPE). Tra questi, il PVT è in questa fase il metodo tradizionale per la crescita commerciale dei substrati SiC, con la massima maturità tecnica e la più ampia applicazione ingegneristica.

3. Lavorazione del cristallo: attraverso la lavorazione del lingotto, il taglio dell'asta di cristallo, la molatura, la lucidatura, la pulizia e altri collegamenti, l'asta di cristallo del carburo di silicio viene trasformata in un substrato.