Auf dem Gebiet der Halbleitermaterialien entwickelt sich Siliziumkarbid (SiC) mit seiner hervorragenden Wärmeleitfähigkeit, seinen breiten Bandlückeneigenschaften, seiner hohen elektrischen Feldstärke beim Durchbruch und seiner hohen Elektronenmobilität allmählich zu einem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt und führt die Innovation einer neuen Generation an elektronische Geräte. Als Substratmaterial für Schlüsselkomponenten liegen die breiten Anwendungsaussichten von Siliziumkarbid auf der Hand: Von hocheffizienter Leistungselektronik bis hin zu Hochfrequenz-Kommunikationschips ist es überall vertreten. Allerdings ist die extrem hohe Härte von Siliziumkarbidmaterialien (Mohs-Härte von etwa 9,5) wie ein zweischneidiges Schwert, das ihm einerseits hervorragende physikalische Eigenschaften verleiht, aber auch zahlreiche Hindernisse für seine Verarbeitung mit sich bringt.
Konfrontiert mit dem schwierigen Problem des Polierens und Schleifens von SiliziumkarbidsubstratHerkömmliche Verarbeitungsmethoden sind häufig unzureichend, ineffizient und kostspielig. In diesem Zusammenhang entstand die Technologie des reibungsinduzierten Reaktionsmahlens von Metallen, die einen neuen Weg für die effiziente Verarbeitung von Siliziumkarbid eröffnete. Diese Technologie nutzt geschickt die chemische Reaktion, die durch die Reibung von Metall und Siliziumkarbid bei hoher Temperatur erzeugt wird, durch die kontinuierliche Bildung und Entfernung der reaktionsmetamorphen Schicht, um eine schnelle und schädigungsarme Entfernung von Siliziumkarbidmaterialien zu erreichen. Diese Innovation überwindet nicht nur die Verarbeitungsprobleme, die durch die hohe Härte von Siliziumkarbid verursacht werden, sondern verbessert auch die Verarbeitungseffizienz und Oberflächenqualität erheblich.
Es ist erwähnenswert, dass die Technologie des reibungsinduzierten Reaktionsschleifens von Metallen unter genau kontrollierten Bedingungen angewendet werden muss, um die Zersetzung von Siliziumkarbid bei hohen Temperaturen und die Bildung instabiler Verbindungen mit dem Metall zu vermeiden, was den Werkzeugverschleiß verschlimmert. Die experimentellen Daten zeigen, dass durch die Auswahl geeigneter Metalle (wie Eisen, reines Nickel) als Reibungsmedien eine differenzierte und effiziente Entfernung verschiedener Oberflächen des Siliziumkarbidsubstrats (Kohlenstoff und Silizium) erreicht werden kann. Aufgrund seiner Strukturstabilität ist die Oberflächenqualität der Carbonoberfläche nahezu frei von Beschädigungen. Obwohl es Kristalldefekte in der Siliziumoberfläche gibt, kann die Materialabtragsrate unter der Reibung von reinem Nickel 534 µm/h erreichen, was das große Potenzial dieser Technologie unter bestimmten Bedingungen zeigt.
Mit Blick auf die Zukunft wird erwartet, dass die Technologie des durch Metallreibung induzierten Reaktionsschleifens eine breitere Anwendung im Bereich der Verarbeitung von Siliziumkarbid-Substraten erreichen wird. Mit der Vertiefung der Forschung und der Reife der Technologie wird erwartet, dass sich die Technologie auf die Verarbeitung großer Siliziumkarbid-Wafer ausweitet und die Fertigungseffizienz und Ausbeute von Siliziumkarbid-Geräten weiter verbessert. Gleichzeitig wird erwartet, dass in Kombination mit anderen fortschrittlichen Verarbeitungstechnologien wie Ultrapräzisionspolieren und lasergestützter Bearbeitung eine umfassende Optimierung der Siliziumkarbid-Materialverarbeitung erreicht und die Siliziumkarbid-Halbleiterindustrie auf ein neues Niveau gebracht wird.
Kurz gesagt: Herausforderungen und Chancen bei der Verarbeitung von Siliziumkarbid-Substraten bestehen nebeneinander, und das Aufkommen der durch Metallreibung induzierten Reaktionsschleiftechnologie bietet eine innovative Lösung für dieses Problem. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologie und der kontinuierlichen Erweiterung der Anwendungsfelder werden Siliziumkarbid-Halbleitermaterialien sicherlich eine wichtigere Rolle in der zukünftigen Entwicklung der elektronischen Wissenschaft und Technologie spielen.
