Ränikarbiidist aluspind

Protsessränikarbiidi substraaton keeruline ja raskesti valmistatav.SiC substraathõivab tööstusahela peamise väärtuse, moodustades 47%. Tulevikus on tootmisvõimsuse laienemise ja saagikuse paranemisega oodata selle langust 30%-ni.

Elektrokeemiliste omaduste vaatenurgastränikarbiidi substraatmaterjalid võib jagada juhtivateks aluspindadeks (takistuse vahemik 15–30 mΩ·cm) ja poolisoleerivateks aluspindadeks (takistus suurem kui 105Ω·cm). Neid kahte tüüpi substraate kasutatakse diskreetsete seadmete, näiteks toiteseadmete ja raadiosagedusseadmete tootmiseks pärast epitaksiaalset kasvu. Nende hulgas:

1. Poolisoleeriv ränikarbiidi substraat: kasutatakse peamiselt galliumnitriidi raadiosagedusseadmete, optoelektrooniliste seadmete jms tootmiseks. Kasvatades poolisoleerivale ränikarbiidist substraadile galliumnitriidi epitaksiaalse kihi, saab ränikarbiidil põhinevat galliumnitriidi epitaksiaalset saadakse vahvel, millest saab edasi teha galliumnitriidi raadiosagedusseadmeid, näiteks HEMT.

2. Juhtiv ränikarbiidi substraat: kasutatakse peamiselt jõuseadmete valmistamisel. Erinevalt traditsioonilisest ränijõuseadmete tootmisprotsessist ei saa ränikarbiidist toiteseadmeid valmistada otse ränikarbiidist aluspinnale. Ränikarbiidi epitaksiaalvahvli saamiseks on vaja kasvatada juhtival substraadil ränikarbiidi epitaksiaalkiht ja seejärel valmistada epitaksiaalsel kihil Schottky dioodid, MOSFET-id, IGBT-d ja muud toiteseadmed.

Põhiprotsess on jagatud kolmeks järgmiseks etapiks:

1. Tooraine süntees: segage kõrge puhtusastmega ränipulber + süsinikupulber vastavalt valemile, reageerige reaktsioonikambris kõrgel temperatuuril üle 2000 °C ja sünteesige ränikarbiidi spetsiifilise kristallivormi ja osakese suurusega osakesed. Seejärel saadakse purustamise, sõelumise, puhastamise ja muude protsesside abil kõrge puhtusastmega ränikarbiidi pulbri tooraine, mis vastab nõuetele.

2. Kristallide kasv: see on ränikarbiidsubstraatide valmistamise protsessi kõige olulisem lüli ja määrab ränikarbiidsubstraatide elektrilised omadused. Praegu on peamised kristallide kasvatamise meetodid füüsikaline aurutransport (PVT), kõrgtemperatuuriline keemiline aurustamine-sadestamine (HT-CVD) ja vedelfaasi epitaksia (LPE). Nende hulgas on PVT praeguses etapis ränidioksiidi substraatide kaubanduslikuks kasvatamiseks peamine meetod, millel on kõrgeim tehniline küpsus ja kõige laiem insenerirakendus.

3. Kristalli töötlemine: Valuploki töötlemise, kristallvarda lõikamise, lihvimise, poleerimise, puhastamise ja muude sidemete abil töödeldakse ränikarbiidi kristallvarras substraadiks.