¿Cuáles son los desafíos de la producción de sustratos de carburo de silicio?

El carburo de silicio (SiC) es un material que posee una alta energía de enlace, similar a otros materiales duros como el diamante y el nitruro de boro cúbico. Sin embargo, la alta energía de enlace del SiC dificulta su cristalización directamente en lingotes mediante métodos de fusión tradicionales. Por lo tanto, el proceso de crecimiento de cristales de carburo de silicio implica el uso de tecnología de epitaxia en fase de vapor. En este método, las sustancias gaseosas se depositan gradualmente sobre la superficie de un sustrato y se cristalizan en cristales sólidos. El sustrato desempeña un papel vital al guiar a los átomos depositados para que crezcan en una dirección cristalina específica, lo que da como resultado la formación de una oblea epitaxial con una estructura cristalina específica.

Rentabilidad

El carburo de silicio crece muy lentamente, normalmente sólo unos 2 cm por mes. En la producción industrial, la capacidad de producción anual de un horno de crecimiento monocristalino es de sólo 400-500 piezas. Además, el coste de un horno de crecimiento de cristales es igual de elevado. Por tanto, la producción de carburo de silicio es un proceso caro e ineficiente.

Para mejorar la eficiencia de la producción y reducir costos, el crecimiento epitaxial de carburo de silicio en elsustratose ha convertido en una opción más razonable. Este método puede lograr una producción en masa. Comparado con el corte directolingotes de carburo de silicio, la tecnología epitaxial puede satisfacer de manera más efectiva las necesidades de la producción industrial, mejorando así la competitividad del mercado de los materiales de carburo de silicio.

dificultad de corte

El carburo de silicio (SiC) no sólo crece lentamente, lo que genera mayores costes, sino que también es muy duro, lo que dificulta su proceso de corte. Cuando se utiliza hilo de diamante para cortar carburo de silicio, la velocidad de corte será más lenta, el corte será más desigual y es fácil dejar grietas en la superficie del carburo de silicio. Además, los materiales con alta dureza de Mohs tienden a ser más frágiles, conwaf de carburo de silicioLas obleas de silicio tienen más probabilidades de romperse durante el corte que las obleas de silicio. Estos factores resultan en el costo material relativamente alto deobleas de carburo de silicio. Por lo tanto, algunos fabricantes de automóviles, como Tesla, que inicialmente consideran modelos que utilizan materiales de carburo de silicio pueden, en última instancia, optar por otras opciones para reducir el coste de todo el vehículo.

Calidad del cristal

Al crecerObleas epitaxiales de SiCen el sustrato, la calidad del cristal y la coincidencia de la red se pueden controlar de manera efectiva. La estructura cristalina del sustrato afectará la calidad del cristal y la densidad de defectos de la oblea epitaxial, mejorando así el rendimiento y la estabilidad de los materiales de SiC. Este enfoque permite la producción de cristales de SiC con mayor calidad y menos defectos, mejorando así el rendimiento del dispositivo final.

Ajuste de tensión

La red que coincide entre lossustratoy eloblea epitaxialtiene una influencia importante en el estado de deformación del material de SiC. Al ajustar esta coincidencia, la estructura electrónica y las propiedades ópticas delOblea epitaxial de SiCse puede cambiar, lo que tiene un impacto importante en el rendimiento y la funcionalidad del dispositivo. Esta tecnología de ajuste de tensión es uno de los factores clave para mejorar el rendimiento de los dispositivos de SiC.

Controlar las propiedades de los materiales

Mediante epitaxia de SiC sobre diferentes tipos de sustratos, se puede lograr el crecimiento de SiC con diferentes orientaciones de cristal, obteniendo así cristales de SiC con direcciones de plano cristalino específicas. Este enfoque permite adaptar las propiedades de los materiales de SiC para satisfacer las necesidades de diferentes áreas de aplicación. Por ejemplo,Obleas epitaxiales de SiCse puede cultivar en sustratos 4H-SiC o 6H-SiC para obtener propiedades electrónicas y ópticas específicas para satisfacer diferentes necesidades de aplicaciones técnicas e industriales.