炭化ケイ素の加工方法?

炭化ケイ素の加工方法?

炭化ケイ素 (ティッカー) 材料はパワー半導体産業の主な開発方向です. パワーデバイスの製造に使用され、電気エネルギーの利用率を大幅に向上させることができます. 近い将来, 新エネルギー車は炭化ケイ素パワーデバイスの主な応用シナリオとなる.

技術のパイオニアとして, テスラは、モデルに完全な炭化ケイ素モジュールを統合する上で主導権を握っています 3, 他の第一層の自動車会社も炭化ケイ素の用途を拡大することを計画しています. 炭化ケイ素デバイスの製造コストの削減とプロセス技術の段階的な成熟, 炭化ケイ素パワーデバイス産業の未来は有望です.

炭化ケイ素とは?

炭化ケイ素 (ティッカー) 第3世代の化合物半導体材料. 半導体産業の礎石はチップ. チップを作るためのコア材料は、:

第一世代の半導体材料 (現在広く使用されている高純度シリコンがほとんど), 第2世代の化合物半導体材料 (ガリウム砒素, リン化インジウム), 第3世代化合物半導体材料 (炭化ケイ素, 窒化ガリウム).

その優れた物理的特性のために: 高いバンドギャップ (高い絶縁破壊電界と高い電力密度に対応), 高い導電性, そして高い熱伝導率, 炭化ケイ素は、将来的に半導体チップを製造するための最も広く使用される基本材料になります.

半導体チップ中の炭化ケイ素の主な形態は基板である. 半導体チップは集積回路とディスクリートデバイスに分かれています, しかし、それが集積回路であろうとディスクリートデバイスであろうと, その基本的な構造は、 “基板エピタキシャルデバイス” 構造. 半導体における炭化ケイ素の主な形態は、基板材料としてである.

炭化珪素ウェーハは、切断により形成された単結晶薄切である, 研削, 研磨, 炭化ケイ素結晶の洗浄およびその他のプロセス. 半導体基板材料として, 炭化ケイ素ウェーハは、エピタキシャル成長を介して炭化ケイ素ベースのパワーデバイスおよびマイクロ波無線周波デバイスにすることができる, デバイス製造およびその他のリンク, 第3世代半導体産業の発展のための重要な基礎材料です.

異なる抵抗率に応じて, 炭化ケイ素ウェーハは、導電性タイプと半絶縁タイプに分けることができます. その中で, 導電性炭化ケイ素ウェーハは、主に高温および高電圧パワーデバイスの製造に使用されます, 大きな市場規模; 半絶縁炭化ケイ素基板は、主にマイクロ波無線周波数デバイスやその他の分野で使用されています.

5G通信ネットワークの構築が加速, 市場の需要は大幅に増加しています。SiCの硬度はダイヤモンドに次ぐ. それは高い硬度の特性を持っているだけではありません, しかし、高い脆性と低い破壊靭性も持っています.

炭化ケイ素処理プロセス

炭化ケイ素ウェーハは、高純度ケイ素粉末と高純度炭素粉末を原料として使用, 物理蒸気輸送を使用する (ティッカー) 炭化ケイ素結晶を成長させ、炭化ケイ素ウェーハに加工する.

(1)原料合成. 高純度シリコン粉末と高純度炭素粉末を一定の割合で混合する, 炭化ケイ素粒子は、上記の高温での反応によって合成される 2,000 °C. 破砕後, クリーニングおよびその他のプロセス, 結晶成長の要件を満たす高純度炭化ケイ素微粉末原料が得られる.

(2)結晶成長. 高純度炭化ケイ素マイクロ粉末を原料に使用, 自社開発の結晶成長炉を使用, 炭化ケイ素結晶を物理蒸気輸送法により成長させる (PVT方式).

この高純度炭化珪素粉末と種結晶を、単結晶成長炉内の円筒状に密閉された黒鉛るつぼの底部及び上部に配置した。, それぞれ.

るつぼは電磁誘導によって2,000°C以上に加熱される, 種結晶の温度は、マイクロパウダーの下部にある温度よりもわずかに低く制御されます。, るつぼ内の軸方向の温度勾配の形成.

炭化ケイ素マイクロ粉末は高温で昇華してSi2Cを形成する, シーク2, 気相中のSiおよび他の物質, 温度勾配によって駆動され、より低い温度で種結晶に到達する, その上で結晶化して円筒状の炭化ケイ素インゴットを形成する.

(3)インゴット加工. 調製された炭化ケイ素インゴットは、X線単結晶配向装置を用いて配向される, そして地面, 圧延, そして 炭化ケイ素のトリミング 標準直径サイズの結晶. の最新プロセス 炭化ケイ素の収穫 クリスタルは、 ダイヤモンドワイヤーループソー トリミング用.

(4)クリスタル切断. マルチワイヤ切断装置の使用, 炭化ケイ素結晶は、厚さ1mmまでの薄いスライスに切断されます.

(5)ウェーハ研削. ウェーハは、異なる粒径のダイヤモンドスラリーを介して所望の平坦度および粗さに粉砕される.

(6)ウェーハ研磨. 表面に損傷を与えない炭化ケイ素研磨シートは、機械研磨および化学機械研磨によって得られる.

(7)ウェーハ検出.

光学顕微鏡の使用, X線回折装置, 原子間力顕微鏡, 非接触抵抗率試験機, 表面平坦度試験機, 表面欠陥総合試験機およびその他の機器, マイクロチューブ密度を検出する, クリスタルの品質, 表面粗さ, 比 抵抗, 反り, 曲率, 厚さの変化, 炭化ケイ素ウェーハの表面傷およびその他のパラメータ, それに応じてウェーハの品質レベルを決定する.

(8)ウェーハ洗浄. 炭化珪素研磨シートを洗浄剤と純水で洗浄し、研磨シートに残留する研磨液などの表面汚染物質を除去します。, その後、ウェーハを吹き飛ばし、超高純度窒素と乾燥機で乾燥させます; クリーンルームはクリーンウェーハカセットにパッケージ化され、下流での使用が可能な炭化ケイ素ウェーハを形成します.

ウェーハサイズが大きいほど, 対応する結晶を成長させて加工することがより困難になるほど, ダウンストリームデバイスの製造効率が高く、単価が低いほど. 目下, 国際的な炭化ケイ素ウェーハメーカーは、主に4インチから6インチの炭化ケイ素ウェーハを提供しています, CREEやII-VIなどの国際的な大手企業は、8インチの炭化ケイ素ウェーハ生産ラインの建設に投資し始めています.