Как обрабатывать карбид кремния?

Как обрабатывать карбид кремния?

Карбид кремния (Так) материал является основным направлением развития электропроводниковой промышленности. Он используется для изготовления силовых устройств и может значительно улучшить коэффициент использования электрической энергии. В обозримом будущем, Транспортные средства на новых источниках энергии станут основным сценарием применения силовых устройств из карбида кремния.

Как пионер в области технологий, Tesla взяла на себя инициативу по интеграции модулей из карбида кремния в Model 3, и другие автомобильные компании первого эшелона также планируют расширить применение карбида кремния. В связи со снижением стоимости производства устройств на основе карбида кремния и постепенным совершенствованием технологии производства, Будущее индустрии силовых устройств из карбида кремния многообещающе.

Что такое карбид кремния?

Карбид кремния (Так) является составным полупроводниковым материалом третьего поколения. Краеугольным камнем полупроводниковой промышленности являются чипы. Основные материалы для изготовления чипсов делятся на:

Первое поколение полупроводниковых материалов (в основном кремний высокой чистоты, который широко используется в настоящее время), Второе поколение составных полупроводниковых материалов (Арсенид галлия, Фосфид индия), Составные полупроводниковые материалы третьего поколения (карбид кремния, нитрид галлия).

Из-за его превосходных физических свойств: Высокая ширина запрещенной зоны (соответствует высокому электрическому полю пробоя и высокой плотности мощности), высокая электропроводность,, и высокая теплопроводность, Карбид кремния в будущем станет наиболее широко используемым базовым материалом для изготовления полупроводниковых чипов.

Основной формой карбида кремния в полупроводниковых чипах является подложка. Полупроводниковые чипы делятся на интегральные схемы и дискретные устройства, но будь то интегральная схема или дискретное устройство, Его базовую структуру можно разделить на “субстрат-эпитаксиальное-устройство” структура. Основной формой карбида кремния в полупроводниках является материал подложки.

Пластина из карбида кремния представляет собой монокристаллический тонкий ломтик, образованный резкой, шлифование, полировка, Очистка и другие процессы кристаллов карбида кремния. В качестве материала полупроводниковой подложки, Пластины из карбида кремния могут быть превращены в силовые устройства на основе карбида кремния и микроволновые радиочастотные устройства путем эпитаксиального роста, Производство устройств и другие связи, и являются важным базовым материалом для развития полупроводниковой промышленности третьего поколения.

По различному удельному сопротивлению, Пластины из карбида кремния можно разделить на проводящие и полуизоляционные. Среди них, Проводящие пластины из карбида кремния в основном используются в производстве высокотемпературных и высоковольтных силовых устройств, с большим объемом рынка; Полуизоляционные подложки из карбида кремния в основном используются в микроволновых радиочастотных устройствах и других областях.

С ускоренным строительством сетей связи 5G, Спрос на рынке значительно вырос. Твердость SiC уступает только алмазу. Он не только обладает характеристиками высокой твердости, но также обладает высокой хрупкостью и низкой вязкостью разрушения.

Процесс обработки карбида кремния

В пластинах из карбида кремния в качестве сырья используется порошок кремния высокой чистоты и углеродный порошок высокой чистоты, и использовать физический транспорт пара (ПВТ) выращивать кристаллы карбида кремния и перерабатывать их в пластины из карбида кремния.

(1) Синтез сырья. Порошок кремния высокой чистоты и углеродный порошок высокой чистоты смешиваются в определенной пропорции, а частицы карбида кремния синтезируются реакцией при высокой температуре выше 2,000 °С. После дробления, Очистка и другие процессы, Получено высокочистое микропорошковое сырье из карбида кремния, отвечающее требованиям роста кристаллов.

(2) Рост кристаллов. Использование микропорошка карбида кремния высокой чистоты в качестве сырья, с помощью печи для выращивания кристаллов собственной разработки, Кристалл карбида кремния выращивают методом физического переноса пара (Метод PVT).

Порошок карбида кремния высокой чистоты и затравочный кристалл были помещены на дно и верхнюю часть цилиндрически закрытого графитового тигля в печи для выращивания монокристаллов, соответственно.

Тигель нагревается до температуры выше 2 000°C с помощью электромагнитной индукции, Температура в затравочном кристалле контролируется так, чтобы она была немного ниже, чем в нижней части микропорошка, формирование осевого градиента температуры в тигле.

Микропорошок карбида кремния сублимируется при высокой температуре с образованием Si2C, Кремний кремния (SiC2), Si и другие вещества в газовой фазе, и приводится в движение градиентом температуры, чтобы достичь затравочного кристалла с более низкой температурой, и кристаллизуется на нем с образованием цилиндрического слитка из карбида кремния.

(3)Обработка слитков. Подготовленный слиток карбида кремния ориентируется с помощью рентгеновского монокристаллического прибора ориентации, а затем измельчить, прокатный, и Обрезка карбида кремния кристаллы стандартного диаметра. Новейший процесс для Обрезка карбида кремния crystals использует Петлевая пила с алмазной проволокой для обрезки.

(4)Резка кристаллов. Использование многопроволочного режущего оборудования, Кристаллы карбида кремния нарезаются тонкими ломтиками толщиной до 1 мм.

(5)Измельчение пластин. Пластины шлифуются до желаемой плоскостности и шероховатости с помощью алмазной суспензии с различными размерами частиц.

(6) Полировка пластин. Полировальный лист из карбида кремния без повреждений поверхности получается путем механической полировки и химико-механической полировки.

(7) Обнаружение пластин.

Использование оптического микроскопа, Рентгеновский дифрактометр, атомно-силовой микроскоп, Бесконтактный измеритель удельного сопротивления, Тестер плоскостности поверхности, Комплексный тестер поверхностных дефектов и другое оборудование, Определение плотности микротрубок, Качество хрусталя, шероховатость поверхности, удельное сопротивление, искривление, кривизна, Изменение толщины, царапины на поверхности и другие параметры пластины из карбида кремния, и соответственно определить уровень качества пластины.

(8) Очистка пластин. Полировальный лист из карбида кремния очищается чистящим средством и чистой водой для удаления поверхностных загрязнений, таких как полировальная жидкость, оставшаяся на полировальном листе, Затем пластина продувается и сушится азотом сверхвысокой чистоты и сушильной машиной; Чистое помещение упаковывается в чистую вафельную кассету для формирования пластины из карбида кремния, готовой к последующему использованию.

Чем больше размер пластины, тем сложнее вырастить и обработать соответствующий кристалл, и чем выше эффективность производства последующих устройств и тем ниже себестоимость единицы продукции. Сейчас, Международные производители пластин из карбида кремния в основном предлагают пластины из карбида кремния диаметром от 4 до 6 дюймов, а ведущие международные компании, такие как CREE и II-VI, начали инвестировать в строительство 8-дюймовых линий по производству пластин из карбида кремния.