炭化ケイ素基板

のプロセス炭化ケイ素基板複雑で製造が困難です。SiC基板は業界チェーンの主要な価値を占めており、47% を占めています。今後、生産能力の拡大や歩留まりの向上により、30％まで低下することが予想されます。

電気化学的性質の観点から見ると、炭化ケイ素基板材料は、導電性基板（抵抗率範囲 15 ～ 30mΩ・cm）と半絶縁性基板（抵抗率 105Ω・cm 以上）に分類できます。これら 2 種類の基板は、エピタキシャル成長後にパワーデバイスや高周波デバイスなどのディスクリートデバイスを製造するために使用されます。その中で：

1. 半絶縁性炭化ケイ素基板：主に窒化ガリウム高周波デバイス、光電子デバイスなどの製造に使用されます。半絶縁性炭化ケイ素基板上に窒化ガリウムエピタキシャル層を成長させることにより、炭化ケイ素ベースの窒化ガリウムエピタキシャルが得られます。ウェーハが得られ、これをさらに HEMT などの窒化ガリウム高周波デバイスに加工することができます。

2. 導電性炭化ケイ素基板：主にパワーデバイスの製造に使用されます。従来のシリコンパワーデバイスの製造プロセスとは異なり、炭化ケイ素パワーデバイスは炭化ケイ素基板上に直接製造できません。導電性基板上に炭化珪素エピタキシャル層を成長させて炭化珪素エピタキシャルウエハを得た後、そのエピタキシャル層上にショットキーダイオード、MOSFET、IGBTなどのパワーデバイスを製造する必要があります。

主なプロセスは次の 3 つのステップに分かれています。

1. 原料合成：高純度シリコン粉末と炭素粉末を配合に従って混合し、反応室内で2000℃以上の高温条件下で反応させ、特定の結晶形と粒径の炭化ケイ素粒子を合成します。その後、粉砕、選別、洗浄等の工程を経て、要求を満たす高純度の炭化ケイ素粉末原料が得られます。

2. 結晶成長: 結晶成長は炭化ケイ素基板の製造における最も中心的なプロセスリンクであり、炭化ケイ素基板の電気的特性を決定します。現在、結晶成長の主な方法は、物理気相輸送 (PVT)、高温化学気相成長 (HT-CVD)、および液相エピタキシー (LPE) です。その中でも、PVT は現段階での SiC 基板の商業的成長の主流の方法であり、技術的には最も成熟しており、工学的に最も幅広い応用が可能です。

3. 結晶加工：インゴット加工、結晶ロッドの切断、研削、研磨、洗浄などを経て、炭化ケイ素結晶ロッドは基板に加工されます。