¿Cuáles son los desafíos en la fabricación de sustratos de SiC?

A medida que la tecnología de semiconductores itera y se actualiza hacia frecuencias más altas, temperaturas más altas, mayor potencia y menores pérdidas, el carburo de silicio se destaca como el principal material semiconductor de tercera generación, reemplazando gradualmente a los sustratos de silicio convencionales. Los sustratos de carburo de silicio ofrecen distintas ventajas, como una banda prohibida más amplia, mayor conductividad térmica, intensidad de campo eléctrico crítico superior y mayor movilidad de electrones, convirtiéndose en la opción ideal para dispositivos de alto rendimiento, alta potencia y alta frecuencia en campos de vanguardia como NEV, comunicaciones 5G, inversores fotovoltaicos y aeroespacial.

Desafíos en la fabricación de sustratos de carburo de silicio de alta calidad

La fabricación y el procesamiento de sustratos de carburo de silicio de alta calidad implican barreras técnicas extremadamente altas. Persisten numerosos desafíos a lo largo de todo el proceso, desde la preparación de la materia prima hasta la fabricación del producto terminado, lo que se ha convertido en un factor crucial que restringe su aplicación a gran escala y su mejora industrial.

1. Desafíos de la síntesis de materias primas

Las materias primas básicas para el crecimiento de monocristales de carburo de silicio son el polvo de carbono y el polvo de silicio. Son susceptibles a la contaminación por impurezas ambientales durante su síntesis y eliminar estas impurezas es difícil. Estas impurezas afectan negativamente la calidad del cristal de SiC aguas abajo. Además, una reacción incompleta entre el polvo de silicio y el polvo de carbono puede causar fácilmente un desequilibrio en la relación Si/C, comprometiendo la estabilidad de la estructura cristalina. La regulación precisa de la forma del cristal y el tamaño de las partículas en el polvo de SiC sintetizado exige un procesamiento posterior a la síntesis riguroso, lo que eleva la barrera técnica de la preparación de la materia prima.

2. Desafíos del crecimiento de los cristales

El crecimiento del cristal de carburo de silicio requiere temperaturas superiores a 2300 ℃, lo que impone exigencias estrictas a la resistencia a altas temperaturas y la precisión del control térmico de los equipos semiconductores. A diferencia del silicio monocristalino, el carburo de silicio presenta tasas de crecimiento extremadamente lentas. Por ejemplo, utilizando el método PVT, sólo se pueden cultivar de 2 a 6 centímetros de cristal de carburo de silicio en siete días. Esto da como resultado una baja eficiencia de producción de sustratos de carburo de silicio, lo que limita gravemente la capacidad de fabricación general.  Además, el carburo de silicio tiene más de 200 tipos de estructuras cristalinas, de las cuales sólo se pueden utilizar unos pocos tipos de estructuras como el 4H-SiC. Por tanto, un control estricto de los parámetros es fundamental para evitar inclusiones polimórficas y garantizar la calidad del producto.

3. Desafíos del procesamiento de cristales

Dado que la dureza del carburo de silicio es superada solo por el diamante, lo que aumenta considerablemente la dificultad de corte. Durante el proceso de corte, se produce una pérdida de corte significativa, con una tasa de pérdida que alcanza alrededor del 40%, lo que resulta en una eficiencia de utilización del material extremadamente baja. Debido a su baja tenacidad a la fractura, el carburo de silicio es propenso a agrietarse y astillarse durante el procesamiento de adelgazamiento. Además, los procesos posteriores de fabricación de semiconductores imponen requisitos extremadamente estrictos sobre la precisión del mecanizado y la calidad de la superficie de los sustratos de carburo de silicio, especialmente en lo que respecta a la rugosidad, la planitud y la deformación de la superficie. Esto presenta considerables desafíos de procesamiento para adelgazar, esmerilar y pulir sustratos de carburo de silicio.

Ofertas semicorexsustratos de carburo de silicioen varios tamaños y grados. No dude en contactarnos si tiene alguna pregunta o para obtener más detalles.

Teléfono: +86-13567891907

Correo electrónico: sales@semicorex.com