Quels sont les défis de la production de substrats en carbure de silicium ?

Le carbure de silicium (SiC) est un matériau qui possède une énergie de liaison élevée, similaire à d'autres matériaux durs comme le diamant et le nitrure de bore cubique. Cependant, l’énergie de liaison élevée du SiC rend difficile sa cristallisation directe en lingots via les méthodes de fusion traditionnelles. Par conséquent, le processus de croissance des cristaux de carbure de silicium implique l’utilisation de la technologie d’épitaxie en phase vapeur. Dans cette méthode, des substances gazeuses se déposent progressivement à la surface d’un substrat et cristallisent en cristaux solides. Le substrat joue un rôle essentiel en guidant les atomes déposés pour qu'ils se développent dans une direction cristalline spécifique, ce qui entraîne la formation d'une tranche épitaxiale avec une structure cristalline spécifique.

Rentabilité

Le carbure de silicium croît très lentement, généralement seulement environ 2 cm par mois. Dans la production industrielle, la capacité de production annuelle d'un four de croissance monocristalline n'est que de 400 à 500 pièces. De plus, le coût d’un four de croissance cristalline est tout aussi élevé. La production de carbure de silicium est donc un processus coûteux et inefficace.

Afin d'améliorer l'efficacité de la production et de réduire les coûts, la croissance épitaxiale du carbure de silicium sur lesubstratest devenu un choix plus raisonnable. Cette méthode permet de réaliser une production de masse. Par rapport à la coupe directelingots de carbure de silicium, la technologie épitaxiale peut répondre plus efficacement aux besoins de la production industrielle, améliorant ainsi la compétitivité sur le marché des matériaux en carbure de silicium.

Difficulté de coupe

Le carbure de silicium (SiC) non seulement croît lentement, ce qui entraîne des coûts plus élevés, mais il est également très dur, ce qui rend son processus de coupe plus difficile. Lorsque vous utilisez du fil diamanté pour couper du carbure de silicium, la vitesse de coupe sera plus lente, la coupe sera plus inégale et il est facile de laisser des fissures sur la surface du carbure de silicium. De plus, les matériaux ayant une dureté Mohs élevée ont tendance à être plus fragiles, avecplaquette de carbure de siliciumLes plaquettes de silicium sont plus susceptibles de se briser lors de la découpe que les plaquettes de silicium. Ces facteurs entraînent le coût matériel relativement élevé deplaquettes de carbure de silicium. Par conséquent, certains constructeurs automobiles, comme Tesla, qui envisagent initialement des modèles utilisant des matériaux en carbure de silicium pourraient finalement choisir d'autres options pour réduire le coût de l'ensemble du véhicule.

Qualité du cristal

En grandissantPlaquettes épitaxiales SiCsur le substrat, la qualité des cristaux et la correspondance du réseau peuvent être efficacement contrôlées. La structure cristalline du substrat affectera la qualité cristalline et la densité des défauts de la tranche épitaxiale, améliorant ainsi les performances et la stabilité des matériaux SiC. Cette approche permet la production de cristaux SiC de meilleure qualité et avec moins de défauts, améliorant ainsi les performances du dispositif final.

Ajustement de la contrainte

Le treillis correspondant entre lesubstratet leplaquette épitaxialea une influence importante sur l’état de déformation du matériau SiC. En ajustant cette correspondance, la structure électronique et les propriétés optiques duPlaquette épitaxiale SiCpeut être modifié, ayant ainsi un impact important sur les performances et la fonctionnalité de l'appareil. Cette technologie d’ajustement de contrainte est l’un des facteurs clés pour améliorer les performances des dispositifs SiC.

Contrôler les propriétés des matériaux

Par épitaxie de SiC sur différents types de substrats, une croissance de SiC avec différentes orientations cristallines peut être obtenue, obtenant ainsi des cristaux de SiC avec des directions de plan cristallin spécifiques. Cette approche permet d'adapter les propriétés des matériaux SiC pour répondre aux besoins de différents domaines d'application. Par exemple,Plaquettes épitaxiales SiCpeut être cultivé sur des substrats 4H-SiC ou 6H-SiC pour obtenir des propriétés électroniques et optiques spécifiques permettant de répondre à différents besoins d'applications techniques et industrielles.