炭化ケイ素基板コアのプロセスフロー

炭化ケイ素基板炭素とシリコンという2つの元素から構成される化合物半導体単結晶材料です。大きなバンドギャップ、高い熱伝導率、高い臨界破壊電界強度、および高い電子飽和ドリフト率という特性を備えています。さまざまな下流アプリケーション分野に応じて、主要な分類には次のものが含まれます。

1) 導電型: さらにショットキー ダイオード、MOSFET、IGBT などのパワー デバイスに加工でき、新エネルギー車、鉄道輸送、大電力送変電に使用されます。

2) 半絶縁型：さらにHEMTなどのマイクロ波高周波デバイスとして情報通信や電波探知などの分野で使用されます。

導電性SiC基板主に新エネルギー車、太陽光発電などの分野で使用されます。半絶縁性SiC基板は主に5G無線周波数などの分野で使用されています。現在主流の6インチSiC基板は2010年頃から海外で始まり、SiC分野における中国と海外の全体的な格差は従来のシリコン系半導体に比べて小さい。さらに、SiC基板の大型化に伴い、中国と海外との差は縮まりつつある。現在、海外のリーダーは8インチに力を入れており、下流の顧客は主に車載グレードとなっている。国内では主に小型の製品が販売されており、6 インチ製品は今後 2 ～ 3 年以内に大規模な量産能力を備え、下流の顧客は主に産業用グレードの顧客となることが見込まれています。

炭化ケイ素基板準備はテクノロジーとプロセスを多用する業界であり、中心的なプロセス フローには次のものが含まれます。

1. 原料合成：高純度シリコン粉末+炭素粉末を配合に従って混合し、反応室内で2,000℃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。粉砕、選別、洗浄などの工程を経て、結晶成長に必要な高純度の炭化ケイ素粉末原料が得られます。

2. 結晶成長：現在市場で主流となっているプロセスはPVT気相透過法です。炭化ケイ素粉末は密閉された真空成長チャンバー内で 2300°C に加熱され、反応ガスに昇華されます。次いで、それを種結晶の表面に転写して原子成長させ、炭化ケイ素単結晶に成長させる。

また、今後は液相法が主流となると考えられます。その理由は、ＰＶＴ法の結晶成長過程における転位欠陥の制御が難しいためである。液相法は、安定した液相中で成長させるため、らせん転位や刃状転位がなく、積層欠陥がほとんどない炭化珪素単結晶を育成することができる。この利点は、高品質の大型炭化ケイ素単結晶の調製技術に別の重要な方向性と将来の開発の余地を提供する。

3. 主にインゴット加工、結晶ロッドの切断、研削、研磨、洗浄などのプロセスを含む結晶加工、そして最終的に炭化ケイ素基板を形成します。