碳化硅晶片的制造工艺和困难

在前几篇文章中,我们讨论了如何应用 半导体工业中的碳化硅.今天,我们将系统地了解碳化硅晶片的生产过程和难点。

1/碳化硅晶片的定义

碳化硅晶片是一种半导体器件,与传统的硅相比,它具有带隙宽、漂移速度快、击穿电压高、热导率高、耐高温等优良特性。

基于这些特性,碳化硅晶片主要用于电子、航空航天、军事和核能等极端环境。

在 LED 固态照明和高频器件领域,碳化硅晶片也有着广泛的应用。一些发展潜力巨大的市场,如智能手机和笔记本电脑的背光市场,也对碳化硅晶体有着巨大的增长需求。

晶片

 

外延

设备

应用

碳化硅晶片

导电类型

碳化硅外延

功率器件

新能源汽车、

电力系统等

半绝缘型

氮化镓外延

微波射频设备

5G 通信

2/碳化硅晶片加工概述

碳化硅单晶是第三代高温宽带隙半导体材料,具有广阔的市场应用前景,包括 黑碳化硅 和 绿色碳化硅.

在碳化硅晶片的生产过程中,衬底是碳化硅产业链中最关键的一环,直接决定了碳化硅的应用产量。此外,有数据显示,在整个制备过程中,衬底的成本约占 50%。

3/碳化硅晶片的生产过程

A.原材料的制备

准备高纯度硅粉和高纯度碳粉作为原材料。

B.晶体生长技术

1.PTV 法: 物理气相传输法利用气相传输原理,在高温条件下将气相中的原材料传输到低温生长区,使晶体在生长区沉积形成。这种方法通常在一个封闭的反应室中进行,其中包括源材料和生长基底。

2.气相沉积法: 化学气相沉积。化学气相沉积法利用气相中的化学反应形成固体材料薄膜。该工艺通常在高温环境下进行,通过控制气相中反应物的浓度和反应条件,可实现薄膜的沉积。

C.铸锭加工 获得的碳化硅锭使用 X 射线单晶定向仪进行定向,然后磨平、轧制并加工成标准直径的碳化硅晶体。

D.水晶切割: 使用多线切割设备将碳化硅晶体切割成厚度不超过 1 毫米的薄片。

E.晶体研磨: 使用不同粒度的金刚石研磨液将晶体研磨到所需的平面度和粗糙度。

F.水晶抛光: 通过机械抛光和化学机械抛光方法获得表面无损的碳化硅抛光片。

G. 水晶清洁: 用清洗剂和纯净水清洗碳化硅抛光片,去除抛光上残留的抛光液和其他表面污染物。然后,使用超高纯氮气和旋转干燥器对晶片进行吹干和旋干。

4/加工碳化硅晶片的难点

碳化硅的硬度

由于碳化硅比普通材料硬度高,耐磨性强,因此在切削和抛光过程中会增加刀具磨损的风险。

晶体生长速度:

碳化硅晶体的生长速度受温度和压力的影响,因此是一个相对复杂的过程。

成本和资源:

碳化硅晶片的加工需要高温、高度专业化的设备和先进的材料,这可能会导致制造成本的增加。

此外 晶体尺寸越大,晶体生长和加工技术的难度就越大,而下游设备的制造效率和单位成本就越高。

5/碳化硅晶片的应用

电力电子:

碳化硅晶片广泛应用于电力电子领域,用于制造高性能功率器件,如功率逆变器和整流器。

发光二极管

应用:碳化硅用作 LED(发光二极管)的基板,用于制造高亮度和高效率的 LED 设备。

半导体器件:

应用:碳化硅晶片用于半导体制造业,制造高性能二极管、MOSFET 和其他半导体器件。

电动汽车:

应用:碳化硅晶片在电动汽车中用于制造动力电子设备,如电池管理系统和电机控制器。

微电子学:

应用:碳化硅在微电子领域用于制造微型传感器、微机电系统(MEMS)和其他微电子元件。

6/碳化硅出售

19 年来,亚菲特一直致力于提供高品质的碳化硅产品,产品出口到全球 50 多个国家和地区,已成为高品质供应商的代名词。

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