SiC 웨이퍼 생산의 어려움

SiC 웨이퍼에 대해서 공부하다가 우연히 알게 된 사실. 실리콘에 비해 SiC 웨이퍼 만드는 게 별로 어렵지 않을 것 같다는 생각을 하고 있었는데 생산 난이도가 아예 다른 것 같다. 

실리콘 웨이퍼의 생산은 아래와 같이 초크랄스키 공정을 사용한다. 폴리실리콘을 녹여서 단결정 시드를 액체로부터 빙빙 돌리며 단결정을 성장시키는 방식. 

https://www.youtube.com/watch?v=ad-fZDchlo0

그런데 SiC, 실리콘 카바이드는 녹지를 않는다. 2,700도 정도가 녹는 점이긴 하나 다이아몬드처럼 기체로 승화해 버린다. 경도도 다이아몬드에는 못미치지만 아주 단단한 재질.

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SiC’s Unique Properties and Applications

따라서 기존 실리콘 웨이퍼에 사용되는 초크랄스키 공법을 사용하지 못하고 고순도의 단결정 SiC 웨이퍼를 만드는데는 다른 방식을 사용해야 한다. 일반적으로 승화법을 사용해 원료를 성장시킨다고 한다. 용액 형태가 아니라 승화법을 이용하면서 높은 순도를 유지하는 것도 함께 어려워지나보다. 

http://www.amenews.kr/news/view.php?idx=30837&mcode=m75fvap

이런 이유로 아직도 실리콘 카바이드 웨이퍼는 6인치(150mm)가 가장 큰 사이즈이다. 물론 II-VI(투식스, Two-Six)에서 2019년 말 8인치 웨이퍼를 만드는데 성공하긴 했다. 그 외 기업들은 아직까지 150mm 제품을 공급하고 있다 (Wolfspeed, Si Crystal, SK 실트론 등)

 

 

II-VI Incorporated Unveils the World’s First 200 mm Semi-Insulating SiC Substrates for RF Power Amplifiers in 5G Antennas | II