SiC基板の準備が難しい

温度場制御の難しさ:Si結晶ロッドの成長には1500℃しか必要ありませんが、SiC結晶ロッド2000℃以上の高温で成長させる必要があり、SiCの異性体は250種類以上ありますが、パワーデバイスに使われる主な単結晶構造は4H-SiCです。精密に制御しないと、他の結晶構造が得られてしまいます。さらに、るつぼ内の温度勾配は、SiC の昇華透過速度、結晶界面でのガス原子の配置と成長モードを決定し、結晶成長速度と結晶品質に影響を与えます。したがって、系統的な温度場制御技術を確立する必要がある。

結晶成長が遅い:シリコン結晶棒の成長速度は30～150mm/hに達し、1～3mのシリコン結晶棒を生産するには約1日しかかかりません。一方、PVT 法を例にとると、SiC 結晶ロッドの成長速度は約 0.2 ～ 0.4 mm/h で、3 ～ 6 cm 未満に成長するには 7 日かかります。結晶成長速度はシリコン材料の1%未満であり、生産能力は極めて限られています。

優れた製品パラメータと低い歩留まりに対する高い要件:コアパラメータは、SiC基板マイクロチューブの密度、転位密度、抵抗率、反り、表面粗さなどが含まれます。原子を規則的に配置し、パラメータ指標を制御しながら密閉された高温チャンバー内で結晶成長を完了する複雑なシステム工学です。

材料は硬くて脆いため、切断には時間がかかり、摩耗が激しくなります。SiC のモース硬度はダイヤモンドに次いで 2 番目であるため、切断、研削、研磨の難易度が大幅に高まります。厚さ3cmのインゴットを35～40個に切断するのに約120時間かかります。また、SiCは脆性が高いため、チップ加工による摩耗も多くなり、出力率は60％程度にとどまります。

現在、基板開発の最も重要な方向傾向は大口径化である。世界のSiC市場における6インチ量産ラインは成熟しており、有力企業が8インチ市場に参入している。