SiC-wafers måste skäras med exakt precision för tillverkning av enheter. Kvaliteten på varje skärning har en avgörande inverkan på viktiga waferegenskaper som böjning och skevhet.
Waferstorleken är också viktig. Stora kiselskivor (12 150 mm och 9 200 mm) möjliggör mer integrering av enheter, vilket minskar tillverkningskostnaderna per ytenhet och förbättrar effektiviteten.
Tillverkning
Kiselkarbidskivor (SiC) utgör ryggraden i modern elektronik och gör det möjligt för kraftaggregat att arbeta vid högre temperaturer, spänningar och frekvenser samtidigt som de är mindre strömkrävande överlag, vilket resulterar i effektivare system med färre komponenter.
Att implementera SiC-halvledare kräver ett noggrant hantverk. Temperaturgradienter, gasflödeshastigheter och föroreningsnivåer måste alla hanteras exakt under tillverkningen för att upprätthålla hög kvalitet och jämnhet i produktionen. Dessutom måste bearbetningen efter tillväxt också utföras noggrant för att undvika defekter och skador som annars kan uppstå under användning.
Tillverkningen av en SiC-wafer omfattar 12 eller fler steg som börjar med att skapa en SiC-boule - ett puckliknande göt som formas under flera veckor i ugnar som är hälften så varma som solen - innan det skärs upp i wafers för slipning och lappningsprocesser som parallelliserar varje fasett av substratet, uppnår global planhet, minskar ytskador och skador under ytan (SSD), eller både och.
SiC-wafers är exceptionellt hårda, dubbelt så hårda som stål, vilket skapar en unik utmaning i detta efterbearbetningssteg. För att undvika att skada dem skapade X-Trinsic ett skrivarhjul som kan skära genom SiC-wafers utan att skada deras känsliga flerskiktsstruktur - detta är viktigt eftersom ett fel i ytskiktet kan leda till att ström läcker ut, vilket leder till försämrad enhetsprestanda eller till och med att enheten går sönder i förtid.
Elektriska egenskaper
SiC har visat sin mångsidighet genom betydande framsteg inom 5G-teknik för trådlös kommunikation, elfordon och solenergiproduktion. SiC utmärker sig genom sin överlägsna värmeledningsförmåga som gör det lämpligt för högtemperaturapplikationer samt sin höga elektriska fältstyrka som gör det möjligt för enheter att arbeta vid högre spänningar.
Kiselkarbid (SiC), med sin kombination av exceptionell mekanisk motståndskraft och miljötoleranser, är ett utmärkt materialval för avancerade halvledartillämpningar. Beroende på vilken kvalitet av SiC-wafer du köper kan dock dess specifika fysiska och elektriska egenskaper skilja sig avsevärt.
SiC-material varierar avsevärt baserat på kemisk sammansättning, bearbetningsförhållanden och kristallstruktur; alla tre faktorerna bestämmer deras grundläggande elektriska egenskaper - inklusive elektrisk resistivitet. Under liknande bearbetningsförhållanden uppvisar t.ex. polytypen b-SiC lägre elektrisk resistivitet på grund av djupacceptorer som produceras genom Si- eller Al-dopning som kompenserar för N2-donorer som finns i a-SiC.
För att SiC-substraten ska ge maximal prestanda måste alla PVT- och CVD-processer för kristalltillväxt kontrolleras noggrant för att uppnå enhetliga, rena kristallstrukturer med låg defekttäthet. Tekniker för detektering av defekter som röntgentopografi och fotoluminiscensmappning gör det möjligt för ingenjörer att lokalisera defekter på ytan och i nanoskala och minimera antalet defekta komponenter för att öka enhetens effektivitet och tillförlitlighet under höga påfrestningar och temperaturförhållanden.
Mekaniska egenskaper
SiC-wafers har inte bara överlägsna elektriska egenskaper, utan de uppvisar också exceptionella mekaniska attribut. Deras hårdhet och slitstyrka gör dem lämpliga för användning i krävande miljöer som krafthalvledare för höga temperaturer, medan deras exceptionella värmeledningsförmåga möjliggör effektiv värmeavledning, vilket är särskilt användbart när man arbetar med högre spänningsströmmar som producerar stora mängder värme.
Kiselkarbidens inneboende egenskaper gör den till ett utmärkt materialval för krafthalvledare som används i elfordon och rymdtillämpningar, men valet av lämplig waferkvalitet är avgörande för att optimera enhetens prestanda - oavsett om man designar nya enheter eller förbättrar befintliga tillverkningsprocesser kommer kvalitet och prestanda att ha direkt inverkan på kostnad och utbyte.
Gradering av wafers beror på flera viktiga kriterier som varierar beroende på applikation. Wafers av högsta kvalitet har minskad defektdensitet och mikrorördensitet - viktiga faktorer i högpresterande applikationer där inte ens små defekter kan tolereras - medan wafers av forskningskvalitet erbjuder kostnadseffektivitet eftersom de är avsedda för experimentella eller icke-kritiska komponenter.
När tillverkarna går över till SiC-baserade kraftaggregat är det viktigt att de förstår hur waferkvaliteten påverkar produktionskostnaderna och utbytet. Genom att noga överväga alla faktorer kan de välja de optimala wafers för sina specifika applikationer; förutom att titta på kristallorientering (4H-SiC vs 6H-SiC), dopantval, ytjämnhet, tillgängliga storlekar etc. Tillverkarna bör välja ett substrat som bäst matchar deras behov i tillverkningsprocessen och utvärdera kristallorientering, val av dopningsmedel, ytjämnhet och tillgängliga storlekar, eftersom dessa faktorer hjälper dem att välja lämpliga substrat.
Tillämpningar
Halvledarplattor av kiselkarbid är viktiga komponenter i högpresterande elektroniska enheter. Deras fysikaliska egenskaper och breda bandgap gör dem idealiska för elektroniska tillämpningar med höga temperaturer och hög effekt/frekvens, t.ex. i elfordon, 5G-nätverk och IOT-teknik. Men att producera avancerade halvledare kräver särskild omsorg för att undvika defekter som kan äventyra deras prestanda, t.ex. chipping eller staplingsfel som uppstår under tillverkningen.
Defekter försämrar enhetens effektivitet genom att leda strömmen till oönskade vägar, vilket leder till högre driftstemperaturer och förtida fel på enheten. För att effektivt minska antalet defekter måste tillverkarna noggrant hantera varje steg från epitaxial tillväxt till bearbetning efter tillväxt; kontroll av temperaturgradienter, gasflöden och dopningsmedelsnivåer är avgörande för att skapa defektfria wafers.
SiC-industrin måste möta den ökande efterfrågan på elfordon och andra applikationer genom att öka enhetseffektiviteten och sänka produktionskostnaderna för wafers, minska processtiderna, balansera begränsningar i leveranskedjan, behålla teknikledarskapet och tillhandahålla högkvalitativa wafers till slutkunderna. För att göra detta framgångsrikt.
Även om det finns olika tillverkningstekniker för att hantera dessa utmaningar, är det maskininlärningsdrivna metoder som är mest lovande när det gäller att upptäcka och identifiera defekta områden. En ny laserbaserad ritsningsmetod som kallas "Scribe and Break", som liknar hur glas skärs, kan avsevärt förbättra effektiviteten vid skärning genom att eliminera avfall och samtidigt öka den övergripande processkonsistensen - denna nya metod kan förändra hur SiC-wafers skärs!
Swedish 
English