炭化ケイ素基板製造の課題は何ですか?

炭化ケイ素 (SiC) は、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素などの他の硬質材料と同様に、高い結合エネルギーを持つ材料です。ただし、SiC は結合エネルギーが高いため、従来の溶融方法でインゴットに直接結晶化することが困難です。したがって、炭化ケイ素結晶を成長させるプロセスには、気相エピタキシー技術の使用が含まれます。この方法では、ガス状の物質が基板の表面に徐々に堆積し、固体の結晶に結晶化します。基板は、堆積した原子を特定の結晶方向に成長させる上で重要な役割を果たし、その結果、特定の結晶構造を持つエピタキシャル ウェーハが形成されます。

費用対効果

炭化ケイ素は非常にゆっくりと成長し、通常は 1 か月に約 2cm しか成長しません。工業生産では、単結晶育成炉の年間生産能力はわずか400～500個です。また、結晶成長炉のコストも同様に高価である。したがって、炭化ケイ素の製造は高価で非効率なプロセスとなります。

生産効率の向上とコスト削減を図るため、炭化珪素をエピタキシャル成長させます。基板より合理的な選択になりました。この方法により大量生産が可能となる。直接カットと比べて炭化ケイ素インゴット、エピタキシャル技術は工業生産のニーズをより効果的に満たすことができるため、炭化ケイ素材料の市場競争力が向上します。

切断難易度

炭化ケイ素（SiC）は成長が遅いためコストが高くなるだけでなく、非常に硬いため切削加工が難しくなります。ダイヤモンドワイヤを使用して炭化ケイ素を切断すると、切断速度が遅くなり、切断面が不均一になり、炭化ケイ素の表面にクラックが残りやすくなります。さらに、モース硬度が高い材料はより壊れやすい傾向があります。炭化ケイ素ワフシリコンウェーハよりも切断中に破損する可能性が高くなります。これらの要因により、材料費が比較的高くなり、炭化ケイ素ウェーハ。したがって、テスラなどの一部の自動車メーカーは、当初は炭化ケイ素材料を使用したモデルを検討していましたが、最終的には車両全体のコストを削減するために他のオプションを選択する可能性があります。

結晶の品質

成長することでSiCエピタキシャルウェーハ基板上では、結晶品質と格子整合を効果的に制御できます。基板の結晶構造はエピタキシャル ウェーハの結晶品質と欠陥密度に影響を与えるため、SiC 材料の性能と安定性が向上します。このアプローチにより、より高品質で欠陥の少ない SiC 結晶の製造が可能になり、最終デバイスの性能が向上します。

ひずみ調整

間の格子マッチング基板そしてそのエピタキシャルウェーハSiC 材料のひずみ状態に重要な影響を与えます。このマッチングを調整することで、電子構造と光学特性が変化します。SiCエピタキシャルウェーハ変更される可能性があるため、デバイスのパフォーマンスと機能に重要な影響を与えます。このひずみ調整技術は、SiCデバイスの性能向上の重要な要素の1つです。

材料特性を制御する

異なる種類の基板上に SiC をエピタキシーすることにより、異なる結晶方位での SiC 成長が達成され、それによって特定の結晶面方向を有する SiC 結晶が得られます。このアプローチにより、SiC 材料の特性を調整してさまざまな応用分野のニーズを満たすことができます。例えば、SiCエピタキシャルウェーハ4H-SiC または 6H-SiC 基板上に成長させて、さまざまな技術的および産業用途のニーズを満たす特定の電子的および光学的特性を得ることができます。