随着传统硅和砷化镓半导体的局限性日益显现,对性能更强的第三代半导体的需求日益增长,其中碳化硅(SiC)因其技术成熟而备受瞩目。在SiC半导体产业链中,衬底占据核心地位,价值占比高达50%,对产业成本降低和规模化生产起关键推动作用。
SiC的晶体结构独特,由1:1的Si和C元素组成,具有硬如金刚石的特性。其晶体堆栈方式多样,如2H-SiC、3C-SiC等,其中4H晶型因其物理性质优异,成为半导体首选。生长温度、压力等因素对晶型稳定性至关重要,精确工艺控制是获取高质量单晶的关键。
4H-SiC衬底的加工工艺包括定向、滚磨、端面磨、线切、倒角、减薄、研磨和抛光等步骤,每一步都需细致处理以减少后续工艺的挑战。例如,线切工艺要求高精度切割技术以减少损伤,而抛光则确保表面平滑无损。
碳化硅衬底根据电学性质可分为导电和半绝缘型,分别应用于射频和功率器件。单晶衬底的生产涉及原料合成、籽晶选择、晶体生长等环节,其中物理气相传输法(PVT)是主流,但存在纯度控制和杂质生成的挑战。高温化学气相沉积法(HTCVD)和液相法(LPE)则提供了更精准的控制手段,各有优缺点。
晶片加工涉及定向、切割、研磨抛光,以及严格的清洗检测,以确保产品质量。检测内容涵盖晶体完整性、晶型、杂质和电学性能等,确保下游应用的顺利进行。
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