SiC 기판 제조의 과제는 무엇입니까?

반도체 기술이 더 높은 주파수, 더 높은 온도, 더 높은 전력 및 더 낮은 손실을 향해 반복되고 업그레이드됨에 따라 탄화규소는 최고의 3세대 반도체 소재로 부각되며 점차적으로 기존 실리콘 기판을 대체합니다. 실리콘 카바이드 기판은 더 넓은 밴드갭, 더 높은 열 전도성, 우수한 임계 전계 강도 및 더 높은 전자 이동성과 같은 뚜렷한 이점을 제공하므로 NEV, 5G 통신, 광전지 인버터 및 항공우주와 같은 최첨단 분야의 고성능, 고전력 및 고주파 장치에 이상적인 옵션이 됩니다.

고품질 탄화규소 기판 제조의 과제

고품질 탄화규소 기판의 제조 및 가공에는 매우 높은 기술 장벽이 따릅니다. 원자재 준비부터 완제품 제조까지 전체 프로세스에 걸쳐 수많은 과제가 지속되고 있으며, 이는 대규모 적용 및 산업 업그레이드를 제한하는 중요한 요소가 되었습니다.

1. 원료 합성 과제

탄화규소 단결정 성장의 기본 원료는 탄소분말과 실리콘분말이다. 합성 과정에서 환경적 불순물에 의해 오염되기 쉽고 이러한 불순물을 제거하는 것도 어렵습니다. 이러한 불순물은 다운스트림 SiC 결정 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 게다가, 실리콘 분말과 탄소 분말 사이의 불완전한 반응은 Si/C 비율의 불균형을 쉽게 유발하여 결정 구조의 안정성을 손상시킬 수 있습니다. 합성된 SiC 분말의 결정 형태와 입자 크기를 정확하게 조절하려면 엄격한 합성 후 처리가 필요하므로 공급원료 준비의 기술적 장벽이 높아집니다.

2. 결정 성장 과제

탄화규소 결정의 성장에는 2300℃를 초과하는 온도가 필요하며, 이로 인해 반도체 장비의 고온 저항 및 열 제어 정밀도가 엄격하게 요구됩니다. 단결정 실리콘과 달리 탄화규소는 성장 속도가 매우 느립니다. 예를 들어, PVT 방법을 사용하면 7일 안에 탄화규소 결정을 2~6cm만 성장시킬 수 있습니다. 이로 인해 탄화규소 기판의 생산 효율성이 낮아지고 전체 제조 용량이 심각하게 제한됩니다.  더욱이, 탄화규소는 200가지가 넘는 결정 구조 유형을 갖고 있으며, 그 중에서 4H-SiC와 같은 소수의 구조 유형만 사용할 수 있습니다. 따라서 다형성 포함을 방지하고 제품 품질을 보장하려면 매개변수를 엄격하게 제어하는 ​​것이 필수적입니다.

3. 결정 가공의 과제

탄화규소의 경도는 다이아몬드 다음으로 높기 때문에 절단 난이도가 크게 높아집니다. 슬라이싱 과정에서 절단 손실이 크게 발생하며 손실률은 약 40%에 달해 재료 활용 효율이 매우 낮습니다. 파괴 인성이 낮기 때문에 탄화 규소는 박화 가공 중에 균열 및 모서리 치핑이 발생하기 쉽습니다. 더욱이, 후속 반도체 제조 공정에서는 탄화규소 기판의 가공 정밀도와 표면 품질, 특히 표면 거칠기, 평탄도 및 뒤틀림과 관련하여 매우 엄격한 요구 사항을 부과합니다. 이는 탄화 규소 기판의 박화, 연삭 및 연마에 대한 상당한 처리 과제를 제시합니다.

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