1. Hỏi: Tấm wafer SiC được sản xuất như thế nào?

MỘT:

Sản xuất wafer SiCCác bước chi tiết

1. Tấm wafer SiCChuẩn bị nguyên liệu thô

• Sử dụng bột SiC có hàm lượng ≥5N (tạp chất ≤1 ppm).
• Rây và nung trước để loại bỏ hợp chất cacbon hoặc nitơ còn sót lại.

1. SiCChuẩn bị tinh thể hạt giống

   • Lấy một mảnh tinh thể đơn 4H-SiC, cắt theo hướng 〈0001〉 thành ~10 × 10 mm².

   • Đánh bóng chính xác đến Ra ≤0,1 nm và đánh dấu hướng tinh thể.

2. SiCTăng trưởng PVT (Vận chuyển hơi vật lý)

   • Đổ đầy cốc nung than chì: đáy chứa bột SiC, đỉnh chứa tinh thể hạt.

   • Hút chân không đến 10⁻³–10⁻⁵ Torr hoặc lấp đầy bằng heli tinh khiết ở áp suất 1 atm.

   • Vùng nguồn nhiệt đến 2100–2300 ℃, duy trì vùng hạt giống mát hơn 100–150 ℃.

   • Kiểm soát tốc độ tăng trưởng ở mức 1–5 mm/h để cân bằng chất lượng và năng suất.

3. SiCỦ thỏi

   • Ủ thỏi SiC đã phát triển ở nhiệt độ 1600–1800 ℃ trong 4–8 giờ.

   • Mục đích: giảm ứng suất nhiệt và giảm mật độ sai lệch.

4. SiCCắt lát wafer

   • Sử dụng cưa kim cương để cắt thỏi kim loại thành những miếng mỏng có độ dày 0,5–1 mm.

   • Giảm thiểu rung động và lực ngang để tránh các vết nứt nhỏ.

5. SiCTấm waferMài & Đánh bóng

   • Nghiền thôđể loại bỏ hư hỏng do cưa (độ nhám ~10–30 µm).

   • Nghiền mịnđể đạt được độ phẳng ≤5 µm.

   • Đánh bóng cơ học hóa học (CMP)để đạt được độ hoàn thiện giống như gương (Ra ≤0,2 nm).

6. SiCTấm waferVệ sinh & Kiểm tra

   • Làm sạch bằng sóng siêu âmtrong dung dịch Piranha (H₂SO₄:H₂O₂), nước DI, sau đó là IPA.

   • Phổ XRD/Ramanđể xác nhận đa hình (4H, 6H, 3C).

   • Giao thoa kếđể đo độ phẳng (<5 µm) và độ cong vênh (<20 µm).

   • Đầu dò bốn điểmđể kiểm tra điện trở suất (ví dụ HPSI ≥10⁹ Ω·cm).

   • Kiểm tra khuyết tậtdưới kính hiển vi phân cực và máy kiểm tra vết xước.

7. SiCTấm waferPhân loại & Sắp xếp

   • Phân loại wafer theo loại polytype và loại điện:

     • 4H-SiC loại N (4H-N): nồng độ chất mang 10¹⁶–10¹⁸ cm⁻³

     • Vật liệu bán cách điện độ tinh khiết cao 4H-SiC (4H-HPSI): điện trở suất ≥10⁹ Ω·cm

     • 6H-SiC loại N (6H-N)

     • Những loại khác: 3C-SiC, loại P, v.v.

8. SiCTấm waferĐóng gói & Vận chuyển

   • Đặt vào hộp đựng bánh quế sạch sẽ, không có bụi.

   • Ghi nhãn trên mỗi hộp với đường kính, độ dày, loại polytype, cấp điện trở suất và số lô.

     

2. Q: Ưu điểm chính của wafer SiC so với wafer silicon là gì?

A: So với wafer silicon, wafer SiC cho phép:

• Hoạt động điện áp cao hơn(>1.200 V) với điện trở khi bật thấp hơn.

• Độ ổn định nhiệt độ cao hơn(>300 °C) và cải thiện khả năng quản lý nhiệt.

• Tốc độ chuyển đổi nhanh hơnvới tổn thất chuyển mạch thấp hơn, giảm thiểu làm mát hệ thống và kích thước trong bộ chuyển đổi điện.

4. Hỏi: Những khiếm khuyết phổ biến nào ảnh hưởng đến năng suất và hiệu suất của wafer SiC?

A: Các khuyết tật chính trên wafer SiC bao gồm các micropipe, lệch mặt phẳng đáy (BPD) và trầy xước bề mặt. Micropipe có thể gây ra lỗi thiết bị nghiêm trọng; BPD làm tăng điện trở tiếp xúc theo thời gian; và trầy xước bề mặt dẫn đến vỡ wafer hoặc tăng trưởng epitaxy kém. Do đó, việc kiểm tra nghiêm ngặt và giảm thiểu khuyết tật là rất cần thiết để tối đa hóa năng suất wafer SiC.