ダミー、研究、量産グレードの SiC 基板の違い

SiC 基板は、第 3 世代の半導体デバイス製造の中核材料です。その品質グレードの分類は、半導体装置の開発、プロセス検証、量産などのさまざまな段階のニーズに正確に適合する必要があります。業界では一般に、SiC 基板をダミー、研究、量産グレードの 3 つのカテゴリに分類しています。  これら 3 種類の基板の違いを明確に理解することは、特定のアプリケーション要件に最適な材料選択ソリューションを実現するのに役立ちます。

1. ダミーグレードSiC基板

ダミーグレードの SiC 基板の品質要件は 3 つのカテゴリの中で最も低くなります。これらは通常、クリスタルロッドの両端にある低品質のセグメントを使用して製造され、基本的な研削および研磨プロセスを通じて加工されます。

ウェーハ表面が荒れており、研磨精度が不十分である。欠陥密度が高く、貫通転位とマイクロパイプが大きな割合を占めます。電気的均一性は悪く、ウェーハ全体の抵抗率と導電率には明らかな違いがあります。  したがって、コストパフォーマンスに優れています。簡素化された加工技術により、他の 2 つの基板に比べて製造コストが大幅に低くなり、何度も再利用できます。

ダミーグレードの炭化ケイ素基板は、半導体装置設置時の容量充填、装置の運用前段階でのパラメータ校正、プロセス開発の初期段階でのパラメータのデバッグ、オペレータ向けの装置操作トレーニングなど、品質に対する厳格な要件がないシナリオに適しています。

2. 研究グレードの SiC 基板

研究グレードの高品質なポジショニングSiC基板ダミー グレードと製品グレードの間にあり、研究開発シナリオにおける基本的な電気的性能と清浄度の要件を満たしている必要があります。

結晶欠陥密度はダミーグレードよりも大幅に低いですが、製品グレードの基準を満たしていません。最適化された化学機械研磨 (CMP) プロセスにより、表面粗さを制御でき、平滑性が大幅に向上します。導電性タイプと半絶縁性タイプがあり、電気的性能の安定性とウェーハ全体の均一性を示し、研究開発テストの精度要件を満たします。  したがって、コストはダミーグレードと製品グレードの SiC 基板の間になります。

研究グレードの SiC 基板は、実験室の R&D シナリオ、チップ設計ソリューションの機能検証、小規模プロセスの実現可能性検証、およびプロセス パラメーターの洗練された最適化で使用されます。

3. 量産グレードの SiC 基板

量産グレードの基板は、半導体デバイスの大量生産の中核材料です。純度99.9999999999%以上の最高品質カテゴリーであり、欠陥密度も極めて低く管理されています。 

高精度の化学機械研磨（CMP）処理を経て、寸法精度と表面平坦度はナノメートルレベルに達し、結晶構造は完璧に近くなります。これらは、導電性基板と半絶縁性基板の両方のタイプにわたって均一な抵抗率を備え、優れた電気的均一性を提供します。ただし、原材料の厳密な選択と（高収率を確保するための）複雑な製造プロセス制御により、製造コストは 3 種類の基板の中で最も高くなります。 

このタイプの SiC 基板は、SiC MOSFET やショットキー バリア ダイオード (SBD) の量産、GaN-on-SiC RF およびマイクロ波デバイスの製造、高度なセンサーや量子機器などのハイエンド デバイスの工業生産など、最終出荷される半導体デバイスの大規模製造に適しています。