ما هي التحديات في تصنيع ركائز SiC؟

مع تكرار تكنولوجيا أشباه الموصلات وترقيتها نحو ترددات أعلى ودرجات حرارة أعلى وطاقة أعلى وخسائر أقل، يبرز كربيد السيليكون باعتباره المادة الأولى لأشباه الموصلات من الجيل الثالث، ليحل تدريجياً محل ركائز السيليكون التقليدية. توفر ركائز كربيد السيليكون مزايا متميزة، مثل فجوة نطاق أوسع، وموصلية حرارية أعلى، وقوة مجال كهربائي حرج متفوقة، وحركة إلكترون أعلى، لتصبح الخيار المثالي للأجهزة عالية الأداء والطاقة العالية والتردد في المجالات المتطورة مثل سيارات الطاقة الجديدة، واتصالات 5G، والعاكسات الكهروضوئية، والفضاء.

التحديات في تصنيع ركائز كربيد السيليكون عالية الجودة

يتضمن تصنيع ومعالجة ركائز كربيد السيليكون عالية الجودة حواجز تقنية عالية للغاية. لا تزال هناك تحديات عديدة قائمة عبر العملية بأكملها، بدءًا من إعداد المواد الخام وحتى تصنيع المنتج النهائي، الأمر الذي أصبح عاملاً حاسمًا يقيد تطبيقه على نطاق واسع والارتقاء الصناعي.

1. تحديات تركيب المواد الخام

المواد الخام الأساسية لنمو بلورة واحدة من كربيد السيليكون هي مسحوق الكربون ومسحوق السيليكون. وهي عرضة للتلوث بالشوائب البيئية أثناء تصنيعها، ومن الصعب إزالة هذه الشوائب. تؤثر هذه الشوائب سلبًا على جودة بلورة SiC. علاوة على ذلك، فإن التفاعل غير المكتمل بين مسحوق السيليكون ومسحوق الكربون يمكن أن يسبب بسهولة خللاً في نسبة Si/C، مما يعرض استقرار البنية البلورية للخطر. يتطلب التنظيم الدقيق للشكل البلوري وحجم الجسيمات في مسحوق SiC المركب معالجة صارمة بعد التوليف، وبالتالي رفع الحاجز الفني لإعداد المواد الأولية.

2. تحديات النمو البلوري

يتطلب نمو بلورة كربيد السيليكون درجات حرارة تتجاوز 2300 درجة مئوية، مما يضع متطلبات صارمة على مقاومة درجات الحرارة العالية ودقة التحكم الحراري لمعدات أشباه الموصلات. يختلف كربيد السيليكون عن السيليكون أحادي البلورية، حيث يُظهر معدلات نمو بطيئة للغاية. على سبيل المثال، باستخدام طريقة PVT، يمكن زراعة 2 إلى 6 سنتيمترات فقط من بلورة كربيد السيليكون في سبعة أيام. يؤدي هذا إلى انخفاض كفاءة الإنتاج لركائز كربيد السيليكون، مما يحد بشدة من القدرة التصنيعية الإجمالية.  علاوة على ذلك، يحتوي كربيد السيليكون على أكثر من 200 نوع من الهياكل البلورية، حيث لا يمكن استخدام سوى عدد قليل من أنواع الهياكل مثل 4H-SiC. ولذلك، فإن الرقابة الصارمة على المعلمات أمر ضروري لتجنب الادراج متعدد الأشكال وضمان جودة المنتج.

3. تحديات معالجة البلورات

حيث أن صلابة كربيد السيليكون تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس، مما يزيد بشكل كبير من صعوبة القطع. أثناء عملية التقطيع، تحدث خسارة كبيرة في القطع، مع معدل خسارة يصل إلى حوالي 40%، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة استخدام المواد بشكل كبير. نظرًا لصلابة الكسر المنخفضة، فإن كربيد السيليكون يكون عرضة للتشقق وتقطيع الحواف أثناء معالجة التخفيف. علاوة على ذلك، تفرض عمليات تصنيع أشباه الموصلات اللاحقة متطلبات صارمة للغاية على دقة المعالجة وجودة سطح ركائز كربيد السيليكون، خاصة فيما يتعلق بخشونة السطح والتسطيح والالتواء. يمثل هذا تحديات كبيرة في معالجة ترقق وطحن وتلميع ركائز كربيد السيليكون.

عروض سيميكوركسركائز كربيد السيليكونفي مختلف الأحجام والدرجات. لا تتردد في الاتصال بنا مع أي أسئلة أو لمزيد من التفاصيل.

هاتف: +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com