Khó khăn trong việc chuẩn bị chất nền SiC

Khó khăn trong việc kiểm soát trường nhiệt độ:Sự tăng trưởng của thanh tinh thể Si chỉ cần 1500oC, trong khiThanh tinh thể SiCcần phát triển ở nhiệt độ cao hơn 2000oC và có hơn 250 đồng phân SiC, nhưng cấu trúc tinh thể đơn 4H-SiC chính được sử dụng để chế tạo các thiết bị điện được sử dụng. Nếu nó không được kiểm soát chính xác thì sẽ thu được các cấu trúc tinh thể khác. Ngoài ra, gradient nhiệt độ trong nồi nấu quyết định tốc độ truyền thăng hoa SiC cũng như sự sắp xếp và chế độ tăng trưởng của các nguyên tử khí trên bề mặt tinh thể, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng tinh thể và chất lượng tinh thể. Vì vậy, cần phải hình thành một công nghệ điều khiển trường nhiệt độ có hệ thống.

Tinh thể phát triển chậm:Tốc độ tăng trưởng của thanh tinh thể Si có thể đạt 30-150mm/h và chỉ mất khoảng 1 ngày để tạo ra thanh tinh thể silicon 1-3m; trong khi tốc độ tăng trưởng của thanh tinh thể SiC, lấy phương pháp PVT làm ví dụ, là khoảng 0,2-0,4mm/h và phải mất 7 ngày để phát triển dưới 3-6cm. Tốc độ tăng trưởng tinh thể của vật liệu silicon ít hơn một phần trăm và năng lực sản xuất cực kỳ hạn chế.

Yêu cầu cao về thông số sản phẩm tốt và năng suất thấp:Các thông số cốt lõi củaChất nền SiCbao gồm mật độ microtube, mật độ lệch vị trí, điện trở suất, cong vênh, độ nhám bề mặt, v.v. Đây là một kỹ thuật hệ thống phức tạp để sắp xếp các nguyên tử một cách có trật tự và phát triển hoàn toàn tinh thể trong buồng nhiệt độ cao kín đồng thời kiểm soát các chỉ số tham số.

Vật liệu cứng và giòn, việc cắt mất nhiều thời gian và độ mài mòn cao:Độ cứng Mohs của SiC chỉ đứng sau kim cương, điều này làm tăng đáng kể độ khó của việc cắt, mài và đánh bóng. Mất khoảng 120 giờ để cắt một phôi dày 3cm thành 35-40 miếng. Ngoài ra, do SiC có độ giòn cao nên quá trình xử lý chip cũng sẽ bị mòn nhiều hơn và hiệu suất đầu ra chỉ đạt khoảng 60%.

Hiện nay, xu hướng phát triển chất nền quan trọng nhất là mở rộng đường kính. Dây chuyền sản xuất hàng loạt 6 inch trên thị trường SiC toàn cầu đang trưởng thành và các công ty hàng đầu đã tham gia vào thị trường 8 inch.