Wie man Siliziumkarbid verarbeitet?
Wie man Siliziumkarbid verarbeitet?
Siliziumcarbid (Sic) Werkstoff ist die Hauptentwicklungsrichtung der Leistungshalbleiterindustrie. Es wird zur Herstellung von Leistungsgeräten verwendet und kann die Nutzungsrate elektrischer Energie erheblich verbessern. In absehbarer Zeit, New Energy Vehicles werden das Hauptanwendungsszenario für Siliziumkarbid-Leistungsbauelemente sein.
Als Technologiepionier, Tesla hat die Führung bei der Integration von vollständigen Siliziumkarbid-Modulen in Model übernommen 3, Und auch andere Automobilhersteller der ersten Stufe planen, die Anwendung von Siliziumkarbid auszuweiten. Mit den sinkenden Herstellungskosten von Siliziumkarbid-Bauelementen und der allmählichen Reife der Prozesstechnologie, Die Zukunft der Siliziumkarbid-Leistungsbauelementeindustrie ist vielversprechend.
Was ist Siliziumkarbid??
Siliziumcarbid (Sic) ist ein Verbindungshalbleitermaterial der dritten Generation. Der Eckpfeiler der Halbleiterindustrie sind Chips. Die Kernmaterialien für die Herstellung von Chips werden unterteilt in:
Die erste Generation von Halbleitermaterialien (meist hochreines Silizium, das derzeit weit verbreitet ist), Die zweite Generation von Verbindungshalbleitermaterialien (Galliumarsenid, Indiumphosphid), Verbindungshalbleitermaterialien der dritten Generation (Siliziumcarbid, Galliumnitrid).
Aufgrund seiner überlegenen physikalischen Eigenschaften: Hohe Bandlücke (entsprechend hohem elektrischen Durchschlagsfeld und hoher Leistungsdichte), hohe elektrische Leitfähigkeit, und hohe Wärmeleitfähigkeit, Siliziumkarbid wird in Zukunft der am weitesten verbreitete Grundstoff für die Herstellung von Halbleiterchips sein.
Die Hauptform von Siliziumkarbid in Halbleiterchips ist das Substrat. Halbleiterchips werden in integrierte Schaltkreise und diskrete Bauelemente unterteilt, Aber ob es sich um einen integrierten Schaltkreis oder ein diskretes Gerät handelt, Seine Grundstruktur lässt sich unterteilen in eine “Substrat-Epitaxie-Gerät” Struktur. Die Hauptform von Siliziumkarbid in Halbleitern ist die Verwendung als Substratmaterial.
Der Siliziumkarbid-Wafer ist eine einkristalline dünne Scheibe, die durch Schneiden entsteht, reibend, Polieren, Reinigung und andere Prozesse von Siliziumkarbidkristallen. Als Halbleitersubstratmaterial, Siliziumkarbid-Wafer können durch epitaktisches Wachstum zu Siliziumkarbid-basierten Leistungsbauelementen und Mikrowellen-Hochfrequenzbauelementen verarbeitet werden, Gerätebau und andere Verknüpfungen, und sind ein wichtiger Grundstoff für die Entwicklung der Halbleiterindustrie der dritten Generation.
Entsprechend dem unterschiedlichen spezifischen Widerstand, Siliziumkarbid-Wafer können in leitfähige und halbisolierende Wafer unterteilt werden. Darunter auch, Leitfähige Siliziumkarbid-Wafer werden hauptsächlich bei der Herstellung von Hochtemperatur- und Hochspannungs-Leistungsbauelementen verwendet, mit großer Marktgröße; Halbisolierende Siliziumkarbid-Substrate werden hauptsächlich in Mikrowellen-Hochfrequenzgeräten und anderen Bereichen verwendet.
Mit dem beschleunigten Aufbau von 5G-Kommunikationsnetzen, Die Marktnachfrage ist deutlich gestiegen. Die Härte von SiC ist nach Diamant die zweithärteste. Es hat nicht nur die Eigenschaften einer hohen Härte, hat aber auch eine hohe Sprödigkeit und eine geringe Bruchzähigkeit.
Prozess der Verarbeitung von Siliziumkarbid
Siliziumkarbid-Wafer verwenden hochreines Siliziumpulver und hochreines Kohlenstoffpulver als Rohstoffe, und physikalischen Dampftransport nutzen (PVT) um Siliziumkarbidkristalle zu züchten und zu Siliziumkarbid-Wafern zu verarbeiten.
(1) Synthese von Rohstoffen. Das hochreine Siliziumpulver und das hochreine Kohlenstoffpulver werden in einem bestimmten Verhältnis gemischt, und die Siliziumkarbid-Partikel werden durch Reaktion bei einer hohen Temperatur von 2,000 °C. Nach dem Zerkleinern, Reinigung und andere Prozesse, Es werden hochreine Siliziumkarbid-Mikropulver-Rohstoffe gewonnen, die den Anforderungen des Kristallwachstums entsprechen.
(2) Kristallwachstum. Verwendung von hochreinem Siliziumkarbid-Mikropulver als Rohstoff, mit dem selbst entwickelten Kristallzüchtungsofen, Der Siliziumkarbidkristall wird durch die physikalische Dampftransportmethode gezüchtet (PVT-Methode).
Das hochreine Siliziumkarbidpulver und der Impfkristall wurden am Boden und an der Oberseite des zylindrisch verschlossenen Graphittiegels im Einkristallwachstumsofen platziert, beziehungsweise.
Der Tiegel wird durch elektromagnetische Induktion auf über 2.000 °C erhitzt, und die Temperatur am Impfkristall wird so geregelt, dass sie etwas niedriger ist als die im unteren Teil des Mikropulvers, Bildung eines axialen Temperaturgradienten im Tiegel.
Das Siliziumkarbid-Mikropulver sublimiert bei hoher Temperatur zu Si2C, SiC2, Si und andere Stoffe in der Gasphase, und wird durch einen Temperaturgradienten angetrieben, um den Impfkristall mit einer niedrigeren Temperatur zu erreichen, und kristallisiert darauf zu einem zylindrischen Siliziumkarbid-Barren.
(3)Barrenverarbeitung. Der präparierte Siliziumkarbid-Block wird mit einem Röntgen-Einkristall-Orientierungsinstrument orientiert, und dann geschliffen, gerollt, und Zuschneiden von Siliziumkarbid Kristalle mit Standarddurchmesser. Das neueste Verfahren für Zuschneiden von Siliziumkarbid crystals verwendet eine Diamantdraht-Schlaufensäge zum Zuschneiden.
(4) Kristallschliff. Verwendung von Mehrdraht-Schneidemaschinen, Die Siliziumkarbidkristalle werden in dünne Scheiben mit einer Dicke von bis zu 1 mm geschnitten.
(5)Wafer-Schleifen. Die Wafer werden durch Diamantschlämme unterschiedlicher Partikelgrößen auf die gewünschte Planheit und Rauheit gemahlen.
(6) Polieren von Wafern. Das Siliziumkarbid-Polierblech ohne Beschädigung der Oberfläche wird durch mechanisches Polieren und chemisch-mechanisches Polieren erhalten.
(7) Wafer-Erkennung.
Verwendung des optischen Mikroskops, Röntgen-Diffraktometer, Rasterkraftmikroskop, berührungsloses Widerstandsmessgerät, Prüfgerät für Oberflächenebenheit, Umfassendes Prüfgerät für Oberflächendefekte und andere Geräte, Erfassen Sie die Dichte der Mikroröhrchen, Kristallqualität, Oberflächenrauheit, Widerstandsgröße, Verzug, Krümmung, Änderung der Dicke, Oberflächenkratzer und andere Parameter des Siliziumkarbid-Wafers, und bestimmen Sie entsprechend das Qualitätsniveau des Wafers.
(8) Reinigung der Wafer. Das Siliziumkarbid-Polierblech wird mit Reinigungsmittel und reinem Wasser gereinigt, um Oberflächenverunreinigungen wie z.B. auf dem Polierblech verbliebene Polierflüssigkeit zu entfernen, Und dann wird der Wafer geblasen und mit ultrahochreinem Stickstoff und einer Trocknungsmaschine getrocknet; Der Reinraum wird in eine saubere Waferkassette verpackt, um einen Siliziumkarbid-Wafer zu bilden, der für den nachgelagerten Einsatz bereit ist.
Je größer die Wafergröße ist, desto schwieriger ist es, den entsprechenden Kristall zu züchten und zu verarbeiten, und je höher die Fertigungseffizienz der nachgeschalteten Geräte und desto niedriger die Stückkosten. Gegenwärtig, Internationale Hersteller von Siliziumkarbid-Wafern bieten hauptsächlich 4-Zoll- bis 6-Zoll-Siliziumkarbid-Wafer an, und international führende Unternehmen wie CREE und II-VI haben begonnen, in den Bau von Produktionslinien für 8-Zoll-Siliziumkarbid-Wafer zu investieren.
