シリコンカービッド (SiC) は 幅広い帯域間隔,高熱伝導性,特殊な硬さしかし,高品質のSiC単結晶基質の生産は,主に結晶の成長,欠陥制御,成長後の処理の複雑性により,非常に困難である.

1複数のポリタイプと高温成長

SiCは200以上のポリタイプで存在し,4H-SiCと6H-SiCは半導体アプリケーションで最も一般的に使用されています.この多様性により,単一のポリタイプを統一することが困難です.混合型ポリタイプを含有が電気特性を劣化させ,表軸の成長を損なう可能性があるため.

さらに,SiC単結は,密閉したグラフィットピグビルの非常に高温で,しばしば2300°Cを超えて育つ必要があります.この高温環境はいくつかの課題を提示します.

• マイクロパイプとインクルージョン:マイクロパイプやインクルージョンなどの欠陥が形成され,基板の均一性に影響を与える.
• 熱グラディエントとストレスは:熱の不均等な分布は,外れや堆積障害を引き起こす可能性があります.
• 汚れ対策:半隔離性またはドーピングした導電性SiCを生産するために,外部の不純物の厳格な制御は不可欠です.

2物理蒸気輸送 (PVT) と結晶成長設備

SiC単結の成長の主な方法は,物理蒸気輸送 (PVT) で,次のことが必要である.

• 高真空,低漏れ性の結晶成長炉
• Si/C比,温度グラデーション,成長率,ガス圧力の正確な制御
• 大型のウェーファー (例えば,8インチSiC) の結晶直径膨張のダイナミック管理

結晶の大きさが増加するにつれて,熱場管理とガス流量制御の複雑さは幾何学的に増加し,直径の大きなSiCウエファーにとって大きなボトルネックを作り出します.

3硬さと加工の課題

SiCはモース硬度9です2機械加工が非常に困難である:

• 切断するダイヤモンド用ワイヤサーは標準ですが,切断は遅いので,SiC粉末として40%もの材料損失を引き起こす可能性があります.
• 痩せ:SiCウエファーは破裂強度が低いため,裂けやすい.破裂なく厚さを減らすために,高度な回転磨き方法が使用されています.
• 磨き:高精度な磨きが求められ,表面は角軸生長に適し,粗さや粒子の汚染を厳格に制御する.

4導電性対半絶電性シリコン

• 導電性SiC:導電性を高めるために不純物でドーピングされ,生産はよりシンプルで安価です.
• 半断熱型シシ:高抵抗性を得るには,超純粋な出発材料と深層ドーパント (例えばバナジウム) が必要です.このプロセスには,正確な機器制御と広範な技術的専門知識が必要です.全体の難易度とコストが高くなります.

5重要な技術的課題

高品質のSiC基板生産は複数の相互関係のある課題に直面しています

1. SiC粉末合成は環境汚染に敏感で,高純度粉末は難しい.
2. 水晶の成長には 精密な熱場と プロセスパラメータの制御が必要です
3. 長い成長周期は 微小管や外れや 積み重ねの欠陥のリスクを高めます
4. 水晶の直径を拡大すると 温度と圧力の制御が難しくなります
5. 硬さ や 脆さ に よっ て 切る こと,薄く する こと,磨く こと が 難しい.
6. 半絶縁基板には非常に低い不純度濃度と複雑な補給剤管理が必要です.

6結論

高品質のSiC基質の生産は 非常に複雑なシステムレベルの課題であり,粉末合成,単結の成長,欠陥制御,超精密加工を含む.高温の組み合わせ複数のポリタイプがあり 極度の硬さにより 各段階は技術的に要求されます

大直径,欠陥が少ない,高純度SiCウエフルの需要が増加するにつれて,結晶の成長,熱場制御,切断,磨き技術の革新が不可欠になります.SiC基地の質は,下流エピタキシアル層と半導体装置の性能と信頼性に直接影響する.半導体製造の最前線にある重要な材料です