Die eerste generasie halfgeleiermateriale word verteenwoordig deur tradisionele silikon (Si) en germanium (Ge), wat die basis is vir die vervaardiging van geïntegreerde stroombane. Hulle word wyd gebruik in lae-spanning, lae-frekwensie, en lae-krag transistors en detektors. Meer as 90% van halfgeleierprodukte is gemaak van silikon-gebaseerde materiale;
Die tweede generasie halfgeleiermateriale word verteenwoordig deur galliumarsenied (GaAs), indiumfosfied (InP) en galliumfosfied (GaP). In vergelyking met silikongebaseerde toestelle, het hulle hoëfrekwensie- en hoëspoed-opto-elektroniese eienskappe en word wyd gebruik in die velde van optiese- en mikro-elektronika. ;
Die derde generasie halfgeleiermateriale word verteenwoordig deur opkomende materiale soos silikonkarbied (SiC), galliumnitried (GaN), sinkoksied (ZnO), diamant (C) en aluminiumnitried (AlN).
Silikonkarbiedis 'n belangrike basiese materiaal vir die ontwikkeling van die derdegenerasie halfgeleierbedryf. Silikonkarbiedkragtoestelle kan effektief voldoen aan die hoë doeltreffendheid, miniaturisering en liggewigvereistes van kragelektroniese stelsels met hul uitstekende hoëspanningweerstand, hoë temperatuurweerstand, lae verlies en ander eienskappe.
As gevolg van sy voortreflike fisiese eienskappe: hoë bandgaping (wat ooreenstem met hoë deurbreek elektriese veld en hoë drywingsdigtheid), hoë elektriese geleidingsvermoë en hoë termiese geleiding, word verwag dat dit die mees gebruikte basiese materiaal vir die maak van halfgeleierskyfies in die toekoms sal word . Veral op die gebied van nuwe energievoertuie, fotovoltaïese kragopwekking, spoorvervoer, slimnetwerke en ander velde, het dit ooglopende voordele.
Die SiC-produksieproses word in drie hoofstappe verdeel: SiC-enkelkristalgroei, epitaksiale laaggroei en toestelvervaardiging, wat ooreenstem met die vier hoofskakels van die industriële ketting:substraat, epitaksie, toestelle en modules.
Die hoofstroommetode vir die vervaardiging van substrate gebruik eers die fisiese dampsublimasiemetode om die poeier in 'n hoëtemperatuurvakuumomgewing te sublimeer, en silikonkarbiedkristalle op die oppervlak van die saadkristal te laat groei deur die beheer van 'n temperatuurveld. Deur 'n silikonkarbiedwafer as 'n substraat te gebruik, word chemiese dampneerslag gebruik om 'n laag enkelkristal op die wafel neer te sit om 'n epitaksiale wafer te vorm. Onder hulle kan die groei van 'n silikonkarbied epitaksiale laag op 'n geleidende silikonkarbiedsubstraat gemaak word in kragtoestelle, wat hoofsaaklik in elektriese voertuie, fotovoltaïese en ander velde gebruik word; groei van 'n galliumnitried epitaksiale laag op 'n semi-isolerendesilikonkarbied substraatkan verder gemaak word in radiofrekwensietoestelle, wat in 5G-kommunikasie en ander velde gebruik word.
Vir nou het silikonkarbiedsubstrate die hoogste tegniese hindernisse in die silikonkarbiedindustrieketting, en silikonkarbiedsubstrate is die moeilikste om te vervaardig.
Die produksie-bottelnek van SiC is nie heeltemal opgelos nie, en die kwaliteit van die rou materiaal kristalpilare is onstabiel en daar is 'n opbrengsprobleem, wat lei tot die hoë koste van SiC-toestelle. Dit neem net gemiddeld 3 dae vir silikonmateriaal om tot 'n kristalstaaf te groei, maar dit neem 'n week vir 'n silikonkarbiedkristalstaaf. 'n Algemene silikon kristalstaaf kan 200 cm lank word, maar 'n silikonkarbied kristalstaaf kan net 2 cm lank word. Boonop is SiC self 'n harde en bros materiaal, en wafels wat daarvan gemaak is, is geneig tot randafsplintering wanneer tradisionele meganiese snywafelblokkies gebruik word, wat produkopbrengs en betroubaarheid beïnvloed. SiC-substrate verskil baie van tradisionele silikonblokke, en alles van toerusting, prosesse, verwerking tot sny moet ontwikkel word om silikonkarbied te hanteer.
Die silikonkarbiedbedryfsketting word hoofsaaklik in vier hoofskakels verdeel: substraat, epitaksie, toestelle en toepassings. Substraatmateriale is die grondslag van die industrieketting, epitaksiale materiale is die sleutel tot toestelvervaardiging, toestelle is die kern van die industrieketting, en toepassings is die dryfkrag vir industriële ontwikkeling. Die stroomop-industrie gebruik grondstowwe om substraatmateriale te maak deur middel van fisiese dampsublimasiemetodes en ander metodes, en gebruik dan chemiese dampneerleggingsmetodes en ander metodes om epitaksiale materiale te kweek. Die middelstroombedryf gebruik stroomopmateriaal om radiofrekwensietoestelle, kragtoestelle en ander toestelle te maak, wat uiteindelik in stroomaf 5G-kommunikasie gebruik word. , elektriese voertuie, spoorvervoer, ens. Onder hulle is substraat en epitaksie verantwoordelik vir 60% van die koste van die industrieketting en is die belangrikste waarde van die industrieketting.
SiC-substraat: SiC-kristalle word gewoonlik volgens die Lely-metode vervaardig. Internasionale hoofstroomprodukte gaan oor van 4 duim na 6 duim, en 8-duim geleidende substraatprodukte is ontwikkel. Huishoudelike substrate is hoofsaaklik 4 duim. Aangesien die bestaande 6-duim-silikonwafer-produksielyne opgegradeer en getransformeer kan word om SiC-toestelle te vervaardig, sal die hoë markaandeel van 6-duim SiC-substrate vir 'n lang tyd gehandhaaf word.
Die silikonkarbiedsubstraatproses is kompleks en moeilik om te vervaardig. Silikonkarbiedsubstraat is 'n saamgestelde halfgeleier enkelkristalmateriaal wat uit twee elemente bestaan: koolstof en silikon. Tans gebruik die industrie hoofsaaklik hoë-suiwer koolstofpoeier en hoë-suiwer silikonpoeier as grondstowwe om silikonkarbiedpoeier te sintetiseer. Onder 'n spesiale temperatuurveld word die volwasse fisiese dampoordragmetode (PVT-metode) gebruik om silikonkarbied van verskillende groottes in 'n kristalgroei-oond te laat groei. Die kristalstaaf word uiteindelik verwerk, gesny, gemaal, gepoleer, skoongemaak en ander veelvuldige prosesse om 'n silikonkarbiedsubstraat te produseer.
Postyd: 22 Mei 2024