Substrat en carbure de silicium

Le processus desubstrat en carbure de siliciumest complexe et difficile à fabriquer.Substrat SiCoccupe la principale valeur de la chaîne industrielle, représentant 47 %. On s'attend à ce qu'avec l'expansion de la capacité de production et l'amélioration du rendement à l'avenir, elle chute à 30 %.

Du point de vue des propriétés électrochimiques,substrat en carbure de siliciumles matériaux peuvent être divisés en substrats conducteurs (plage de résistivité 15 ~ 30 mΩ·cm) et substrats semi-isolants (résistivité supérieure à 105Ω·cm). Ces deux types de substrats sont utilisés pour fabriquer des dispositifs discrets tels que des dispositifs de puissance et des dispositifs radiofréquence après croissance épitaxiale. Parmi eux:

1. Substrat semi-isolant en carbure de silicium : principalement utilisé dans la fabrication de dispositifs radiofréquences en nitrure de gallium, de dispositifs optoélectroniques, etc. En faisant croître une couche épitaxiale de nitrure de gallium sur un substrat semi-isolant en carbure de silicium, une épitaxie de nitrure de gallium à base de carbure de silicium une plaquette est obtenue, qui peut ensuite être transformée en dispositifs radiofréquence au nitrure de gallium tels que HEMT.

2. Substrat conducteur en carbure de silicium : principalement utilisé dans la fabrication de dispositifs électriques. Contrairement au processus traditionnel de fabrication des dispositifs de puissance en silicium, les dispositifs de puissance en carbure de silicium ne peuvent pas être fabriqués directement sur un substrat en carbure de silicium. Il est nécessaire de faire croître une couche épitaxiale de carbure de silicium sur un substrat conducteur pour obtenir une tranche épitaxiale de carbure de silicium, puis de fabriquer des diodes Schottky, des MOSFET, des IGBT et d'autres dispositifs de puissance sur la couche épitaxiale.

Le processus principal est divisé en trois étapes suivantes :

1. Synthèse des matières premières : Mélangez de la poudre de silicium de haute pureté + de la poudre de carbone selon la formule, réagissez dans la chambre de réaction dans des conditions de température élevée au-dessus de 2000 °C et synthétisez des particules de carbure de silicium de forme cristalline et de taille de particule spécifiques. Ensuite, grâce au concassage, au criblage, au nettoyage et à d’autres processus, des matières premières en poudre de carbure de silicium de haute pureté qui répondent aux exigences sont obtenues.

2. Croissance cristalline : il s'agit du maillon de processus le plus essentiel dans la fabrication de substrats en carbure de silicium et détermine les propriétés électriques des substrats en carbure de silicium. À l'heure actuelle, les principales méthodes de croissance cristalline sont le transport physique en phase vapeur (PVT), le dépôt chimique en phase vapeur à haute température (HT-CVD) et l'épitaxie en phase liquide (LPE). Parmi eux, le PVT est la méthode principale de croissance commerciale des substrats SiC à ce stade, avec la maturité technique la plus élevée et l'application technique la plus large.

3. Traitement des cristaux : grâce au traitement des lingots, à la coupe de tiges de cristal, au meulage, au polissage, au nettoyage et à d'autres liens, la tige de cristal de carbure de silicium est transformée en substrat.