الفرق بين ركائز SiC الوهمية والأبحاث ودرجة الإنتاج

تعد ركائز SiC مادة أساسية لتصنيع أجهزة أشباه الموصلات من الجيل الثالث. ويجب أن يتوافق تصنيف درجات الجودة الخاصة بها بدقة مع احتياجات المراحل المختلفة، مثل تطوير معدات أشباه الموصلات والتحقق من العمليات والإنتاج الضخم. تصنف الصناعة عمومًا ركائز SiC إلى ثلاث فئات: الدمية، والبحث، ودرجة الإنتاج.  يمكن أن يساعد الفهم الواضح للاختلافات بين هذه الأنواع الثلاثة من الركائز في تحقيق الحل الأمثل لاختيار المواد لمتطلبات التطبيقات المحددة.

1. ركائز SiC من الدرجة الوهمية

تتمتع ركائز SiC من الدرجة الوهمية بأقل متطلبات الجودة بين الفئات الثلاث. يتم تصنيعها عادةً باستخدام الأجزاء ذات الجودة المنخفضة الموجودة على طرفي القضيب البلوري وتتم معالجتها من خلال عمليات الطحن والتلميع الأساسية.

سطح الرقاقة خشن، ودقة التلميع غير كافية؛ كثافة عيوبها عالية، وتمثل خلع الخيوط والأنابيب الدقيقة نسبة كبيرة؛ التوحيد الكهربائي ضعيف، وهناك اختلافات واضحة في المقاومة والتوصيل للرقاقة بأكملها.  ولذلك، لديهم ميزة فعالية التكلفة المعلقة. تكنولوجيا المعالجة المبسطة تجعل تكلفة إنتاجها أقل بكثير من الركيزتين الأخريين، ويمكن إعادة استخدامها عدة مرات.

تعد ركائز كربيد السيليكون من الدرجة الوهمية مناسبة للسيناريوهات التي لا توجد فيها متطلبات صارمة لجودتها، بما في ذلك ملء السعة أثناء تركيب معدات أشباه الموصلات، ومعايرة المعلمات أثناء مرحلة ما قبل تشغيل المعدات، وتصحيح أخطاء المعلمات في المراحل الأولى من تطوير العملية، والتدريب على تشغيل المعدات للمشغلين.

2. ركائز البحث الصف كربيد

تحديد المواقع نوعية البحوث الصفركائز كربيد السيليكونيقع بين الدرجة الوهمية ودرجة الإنتاج ويجب أن يلبي متطلبات الأداء الكهربائي الأساسية والنظافة في سيناريوهات البحث والتطوير.

تكون كثافة العيوب البلورية فيها أقل بكثير من تلك الموجودة في الدرجة الوهمية، ولكنها لا تفي بمعايير درجة الإنتاج. من خلال عمليات التلميع الميكانيكي الكيميائي المحسنة (CMP)، يمكن التحكم في خشونة السطح، مما يحسن النعومة بشكل ملحوظ. وهي متوفرة في أنواع موصلة أو شبه عازلة، وهي تظهر ثباتًا وانتظامًا في الأداء الكهربائي عبر الرقاقة، مما يلبي متطلبات الدقة لاختبارات البحث والتطوير.  لذلك، فإن تكلفتها تتراوح بين تكلفة ركائز SiC من الدرجة الوهمية ودرجة الإنتاج.

يتم استخدام ركائز SiC من الدرجة البحثية في سيناريوهات البحث والتطوير المعملية، والتحقق الوظيفي لحلول تصميم الرقائق، والتحقق من جدوى العمليات على نطاق صغير، والتحسين المحسن لمعلمات العملية.

3. ركائز SiC من فئة الإنتاج

ركائز الإنتاج هي المادة الأساسية للإنتاج الضخم لأجهزة أشباه الموصلات. إنها الفئة الأعلى جودة، بنقاء يزيد عن 99.9999999999%، ويتم التحكم في كثافة عيوبها عند مستوى منخفض للغاية. 

بعد معالجة التلميع الميكانيكي الكيميائي عالي الدقة (CMP)، وصلت دقة الأبعاد واستواء السطح إلى مستوى النانومتر، وأصبح الهيكل البلوري قريبًا من الكمال. إنها توفر تجانسًا كهربائيًا ممتازًا، مع مقاومة موحدة عبر كل من أنواع الركيزة الموصلة وشبه العازلة. ومع ذلك، نظرًا للاختيار الصارم للمواد الخام والتحكم المعقد في عملية الإنتاج (لضمان إنتاجية عالية)، فإن تكلفة إنتاجها هي الأعلى بين أنواع الركيزة الثلاثة. 

يعتبر هذا النوع من ركيزة SiC مناسبًا للتصنيع على نطاق واسع لأجهزة أشباه الموصلات في مرحلة الشحن النهائي، بما في ذلك الإنتاج الضخم لوحدات SiC MOSFET وثنائيات حاجز شوتكي (SBDs)، وتصنيع أجهزة الترددات اللاسلكية GaN-on-SiC وأجهزة الميكروويف، والإنتاج الصناعي للأجهزة المتطورة مثل أجهزة الاستشعار المتقدمة والمعدات الكمية.