Maniki, ikerketa, ekoizpen-mailako SiC substratuen arteko aldea

SiC substratuak hirugarren belaunaldiko gailu erdieroaleak fabrikatzeko oinarrizko materiala dira. Beren kalitate-mailako sailkapenak fase ezberdinetako beharrekin bat etorri behar du, hala nola erdieroaleen ekipamenduen garapena, prozesuaren egiaztapena eta ekoizpen masiboa. Industriak, oro har, SiC substratuak hiru kategoriatan sailkatzen ditu: dummy, ikerketa eta ekoizpen-maila.  Hiru substratu mota hauen arteko desberdintasunak argi ulertzeak aplikazio-baldintza zehatzetarako materiala aukeratzeko soluzio optimoa lortzen lagun dezake.

1. Dummy-mailako SiC substratuak

Dummy-mailako SiC substratuek kalitate eskakizun baxuenak dituzte hiru kategorien artean. Normalean kristalezko hagaxkaren bi muturretan kalitate baxuagoko segmentuak erabiliz fabrikatzen dira eta oinarrizko artezketa eta leunketa prozesuen bidez prozesatzen dira.

Ostia gainazala zakarra da eta leuntzeko zehaztasuna ez da nahikoa; haien akatsen dentsitatea handia da, eta harizketen dislokazioak eta mikrohodiak proportzio handia hartzen dute; uniformetasun elektrikoa eskasa da, eta ostia osoaren erresistentzian eta eroankortasunean desberdintasun nabariak daude.  Horregatik, kostu-eraginkortasun abantaila nabarmena dute. Prozesatzeko teknologia sinplifikatuak bere ekoizpen-kostua beste bi substratuek baino askoz txikiagoa egiten du, eta askotan berrerabili daitezke.

Siliziozko karburozko substratuak egokiak dira kalitaterako baldintza zorrotzik ez dauden agertokietarako, besteak beste, erdieroaleen ekipamenduen instalazioan edukiera betetzea, parametroen kalibrazioa ekipamenduaren aurreko fasean, parametroen arazketa prozesuaren garapenaren hasierako faseetan eta operadoreentzako ekipamenduen funtzionamenduaren prestakuntza.

2. Ikerketa-mailako SiC substratuak

Ikerketa-mailaren kalitatearen posizionamenduaSiC substratuakdummy kalifikazioaren eta ekoizpen kalifikazioaren artean dago eta oinarrizko errendimendu elektrikoa eta garbitasun baldintzak bete behar ditu I+G agertokietan.

Haien kristalen akatsen dentsitatea finkoaren maila baino nabarmen txikiagoa da, baina  ez dituzte ekoizpen-mailako estandarrak betetzen. Leunketa kimiko mekaniko optimizatu (CMP) prozesuen bidez, gainazaleko zimurtasuna kontrolatu daiteke, leuntasuna nabarmen hobetuz. Mota eroale edo erdi isolatzaileetan eskuragarri, errendimendu elektrikoaren egonkortasuna eta uniformetasuna erakusten dute oblean zehar, I+G proben zehaztasun-baldintzak betez.  Hori dela eta, haien kostua dummy-mailako eta ekoizpen-mailako SiC substratuen artekoa da.

Ikerketa-mailako SiC substratuak laborategiko I+G agertokietan, txip-diseinuko soluzioen egiaztapen funtzionaletan, eskala txikiko prozesuen bideragarritasunaren egiaztapenean eta prozesu-parametroen optimizazio finduetan erabiltzen dira.

3. Produkzio-mailako SiC substratuak

Produkzio-mailako substratuak erdieroaleen gailuen ekoizpen masiborako oinarrizko materiala dira. Kalitate goreneko kategoria dira, % 99,9999999999tik gorako garbitasunarekin, eta haien akatsen dentsitatea oso maila baxuan kontrolatzen da. 

Doitasun handiko leunketa mekaniko kimikoko (CMP) tratamenduaren ondoren, zehaztasun dimentsionala eta gainazaleko lautasuna nanometro mailara iritsi dira eta kristalaren egitura perfektutik gertu dago. Uniformitate elektriko bikaina eskaintzen dute, substratu eroale zein erdi isolatzaileen artean erresistentzia uniformearekin. Hala ere, lehengaien hautaketa zorrotza eta ekoizpen prozesu konplexuaren kontrolagatik (errendimendu handia bermatzeko), haien ekoizpen kostua hiru substratu moten artean altuena da. 

SiC substratu mota hau azken bidalketa erdieroaleen gailuen eskala handiko fabrikaziorako egokia da, SiC MOSFET eta Schottky barrera diodoen (SBD) masiboki produkziorako, GaN-on-SiC RF eta mikrouhin gailuen fabrikaziorako, eta goi-mailako gailuen industria-ekoizpenerako, hala nola sentsore aurreratuak eta ekipamendu kuantikoak.