A diferença entre substratos de SiC fictícios, de pesquisa e de grau de produção

Os substratos de SiC são um material central para a fabricação de dispositivos semicondutores de terceira geração. Sua classificação de qualidade precisa atender com precisão às necessidades de diferentes estágios, como desenvolvimento de equipamentos semicondutores, verificação de processos e produção em massa. A indústria geralmente categoriza os substratos de SiC em três categorias: manequim, pesquisa e grau de produção.  Uma compreensão clara das diferenças entre esses três tipos de substratos pode ajudar a alcançar a solução ideal de seleção de materiais para requisitos de aplicação específicos.

1. Substratos de SiC de grau fictício

Os substratos de SiC de grau fictício têm os requisitos de qualidade mais baixos entre as três categorias. Eles geralmente são fabricados usando segmentos de qualidade inferior em ambas as extremidades da haste de cristal e processados ​​​​por meio de processos básicos de retificação e polimento.

A superfície do wafer é áspera e a precisão do polimento é insuficiente; sua densidade de defeitos é alta e os deslocamentos de rosqueamento e microtubos representam uma proporção significativa; a uniformidade elétrica é fraca e há diferenças óbvias na resistividade e condutividade de todo o wafer.  Portanto, eles têm uma excelente vantagem de custo-benefício. A tecnologia de processamento simplificado torna seu custo de produção muito inferior ao dos outros dois substratos, podendo ser reutilizados diversas vezes.

Substratos de carboneto de silício de grau fictício são adequados para cenários onde não há requisitos rígidos para sua qualidade, incluindo preenchimento de capacidade durante a instalação de equipamentos semicondutores, calibração de parâmetros durante o estágio de pré-operação do equipamento, depuração de parâmetros nos estágios iniciais de desenvolvimento do processo e treinamento de operação de equipamentos para operadores.

2. Substratos de SiC de grau de pesquisa

O posicionamento de qualidade do nível de pesquisaSubstratos de SiCestá entre o grau fictício e o grau de produção e deve atender aos requisitos básicos de desempenho elétrico e limpeza em cenários de P&D.

Sua densidade de defeitos de cristal é significativamente menor do que a do tipo fictício, mas não atende aos padrões de nível de produção. Através de processos otimizados de polimento químico-mecânico (CMP), a rugosidade da superfície pode ser controlada, melhorando significativamente a suavidade. Disponíveis em tipos condutivos ou semi-isolantes, eles apresentam estabilidade de desempenho elétrico e uniformidade em todo o wafer, atendendo aos requisitos de precisão dos testes de P&D.  Portanto, seu custo está entre o dos substratos de SiC de grau fictício e de grau de produção.

Substratos de SiC de nível de pesquisa são usados ​​em cenários de P&D de laboratório, verificação funcional de soluções de design de chips, verificação de viabilidade de processos em pequena escala e otimização refinada de parâmetros de processo.

O posicionamento de qualidade do nível de pesquisa

Os substratos de nível de produção são o material principal para a produção em massa de dispositivos semicondutores. São da mais alta categoria de qualidade, com pureza superior a 99,9999999999%, e sua densidade de defeitos é controlada em um nível extremamente baixo. 

Após o tratamento de polimento químico-mecânico (CMP) de alta precisão, a precisão dimensional e o nivelamento da superfície atingiram o nível nanométrico e a estrutura cristalina está quase perfeita. Eles oferecem excelente uniformidade elétrica, com resistividade uniforme em tipos de substratos condutores e semi-isolantes. Porém, devido à rigorosa seleção de matérias-primas e ao complexo controle do processo de produção (para garantir alto rendimento), seu custo de produção é o mais alto dos três tipos de substrato. 

Este tipo de substrato de SiC é adequado para fabricação em larga escala de dispositivos semicondutores de envio final, incluindo produção em massa de MOSFETs de SiC e diodos de barreira Schottky (SBDs), fabricação de dispositivos de RF e microondas GaN-on-SiC e produção industrial de dispositivos de última geração, como sensores avançados e equipamentos quânticos.