የሲሊኮን ካርቦይድ ቴክኒካዊ እንቅፋቶች ምንድን ናቸው?

የሴሚኮንዳክተር እቃዎች የመጀመሪያው ትውልድ በባህላዊ ሲሊከን (ሲ) እና ጀርማኒየም (ጂ) ይወከላል, ይህም የተቀናጀ የወረዳ ማምረት መሰረት ነው. በዝቅተኛ-ቮልቴጅ, ዝቅተኛ-ድግግሞሽ እና ዝቅተኛ-ኃይል ትራንዚስተሮች እና ጠቋሚዎች ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ. ከ 90% በላይ የሴሚኮንዳክተር ምርቶች በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶች;
የሁለተኛው ትውልድ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች በጋሊየም አርሴኔይድ (GaAs), ኢንዲየም ፎስፋይድ (ኢንፒ) እና ጋሊየም ፎስፋይድ (GaP) ይወከላሉ. ከሲሊኮን ላይ ከተመሠረቱ መሳሪያዎች ጋር ሲነፃፀሩ, ከፍተኛ-ድግግሞሽ እና ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የኦፕቲካል ንብረቶች እና በኦፕቶኤሌክትሮኒክስ እና በማይክሮ ኤሌክትሮኒክስ መስክ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ. ;
የሶስተኛው ትውልድ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች እንደ ሲሊከን ካርቦይድ (ሲሲሲ)፣ ጋሊየም ናይትራይድ (ጋኤን)፣ ዚንክ ኦክሳይድ (ZnO)፣ አልማዝ (ሲ) እና አልሙኒየም ናይትራይድ (አልኤን) ባሉ አዳዲስ ቁሶች ይወከላሉ።

ሲሊኮን ካርቦይድለሦስተኛ-ትውልድ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ልማት አስፈላጊ መሠረታዊ ቁሳቁስ ነው። የሲሊኮን ካርቦይድ ሃይል መሳሪያዎች የኤሌክትሮኒካዊ ስርዓቶችን ከፍተኛ ቅልጥፍና, ዝቅተኛነት እና ቀላል ክብደት መስፈርቶችን በጥሩ ከፍተኛ የቮልቴጅ መቋቋም, ከፍተኛ የሙቀት መቋቋም, ዝቅተኛ ኪሳራ እና ሌሎች ባህሪያትን በተሳካ ሁኔታ ሊያሟሉ ይችላሉ.

የላቀ አካላዊ ባህሪያቱ፡- ከፍተኛ የባንድ ክፍተት (ከከፍተኛ ብልሽት የኤሌክትሪክ መስክ እና ከከፍተኛ የሃይል ጥግግት ጋር የሚመጣጠን)፣ ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ምቹነት እና ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት ወደፊት ሴሚኮንዳክተር ቺፖችን ለመስራት በሰፊው ጥቅም ላይ የሚውለው መሰረታዊ ቁሳቁስ እንደሚሆን ይጠበቃል። . በተለይም በአዳዲስ የኢነርጂ ተሽከርካሪዎች መስክ, የፎቶቮልቲክ ኃይል ማመንጫ, የባቡር ትራንዚት, ስማርት ፍርግርግ እና ሌሎች መስኮች ግልጽ ጥቅሞች አሉት.

የሲሲ ምርት ሂደት በሦስት ዋና ዋና ደረጃዎች የተከፈለ ነው፡ ሲሲ ነጠላ ክሪስታል እድገት፣ ኤፒታክሲያል ንብርብር እድገት እና የመሣሪያ ማምረቻ፣ እሱም ከኢንዱስትሪ ሰንሰለት አራት ዋና አገናኞች ጋር የሚዛመድ።substrate, ኤፒታክሲያ, መሳሪያዎች እና ሞጁሎች.

ዋናው የማምረት ዘዴ በመጀመሪያ ፊዚካል ትነት sublimation ዘዴ በመጠቀም ከፍተኛ ሙቀት ቫክዩም አካባቢ ውስጥ ዱቄቱን sublimate, እና የሙቀት መስክ ቁጥጥር በኩል ዘር ክሪስታል ላይ ሲሊከን ካርበይድ ክሪስታሎች እያደገ. የሲሊኮን ካርቦዳይድ ዋፍርን እንደ መለዋወጫ በመጠቀም፣ የኬሚካል ትነት ክምችት አንድ ነጠላ ክሪስታል ንጣፍ በዋፈር ላይ ለማስቀመጥ ኤፒታክሲያል ዋይፈር ለመፍጠር ይጠቅማል። ከእነርሱ መካከል, አንድ conductive ሲሊከን carbide substrate ላይ ሲሊከን carbide epitaxial ንብርብር እያደገ በዋናነት የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች, photovoltaics እና ሌሎች መስኮች ውስጥ ጥቅም ላይ ናቸው ኃይል መሣሪያዎች, ወደ ሊሆን ይችላል; በከፊል መከላከያ ላይ የጋሊየም ናይትራይድ ኤፒታክሲያል ንብርብር ማደግየሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፍበ 5G ግንኙነቶች እና በሌሎች መስኮች ጥቅም ላይ የሚውሉ የሬዲዮ ፍሪኩዌንሲ መሣሪያዎችን የበለጠ መሥራት ይችላል።

በአሁኑ ጊዜ የሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፎች በሲሊኮን ካርቦይድ ኢንዱስትሪ ሰንሰለት ውስጥ ከፍተኛው የቴክኒክ መሰናክሎች አሏቸው, እና የሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፎች ለማምረት በጣም አስቸጋሪ ናቸው.

የሲሲ ምርት ማነቆ ሙሉ በሙሉ አልተቀረፈም, እና የጥሬ ዕቃው ክሪስታል ምሰሶዎች ጥራት ያልተረጋጋ እና የምርት ችግር አለ, ይህም የሲሲ መሳሪያዎችን ወደ ከፍተኛ ወጪ ያመራል. የሲሊኮን ቁሳቁስ ወደ ክሪስታል ዘንግ ለማደግ በአማካይ 3 ቀናት ብቻ ይወስዳል ነገር ግን ለሲሊኮን ካርቦይድ ክሪስታል ዘንግ አንድ ሳምንት ይወስዳል. አጠቃላይ የሲሊኮን ክሪስታል ዘንግ 200 ሴ.ሜ ሊረዝም ይችላል ፣ ግን የሲሊኮን ካርቦዳይድ ክሪስታል ዘንግ 2 ሴ.ሜ ብቻ ሊረዝም ይችላል። ከዚህም በላይ ሲሲ ራሱ ጠንካራ እና ተሰባሪ ነገር ነው፣ እና ከእሱ የተሰሩ ዋፍሮች ባህላዊ ሜካኒካል መቁረጫ ዋፈር ዳይስ ሲጠቀሙ ለጫፍ መቆራረጥ የተጋለጠ ሲሆን ይህም የምርት ምርትን እና አስተማማኝነትን ይጎዳል። የሲሲ ንጣፎች ከባህላዊ የሲሊኮን ኢንጎትስ በጣም የተለዩ ናቸው, እና ሁሉም ነገር ከመሳሪያዎች, ሂደቶች, ማቀነባበሪያዎች እስከ መቁረጥ ድረስ የሲሊኮን ካርቦይድን ለመያዝ ማዘጋጀት ያስፈልጋል.

የሲሊኮን ካርቦይድ ኢንዱስትሪ ሰንሰለት በዋነኛነት በአራት ዋና ዋና አገናኞች የተከፈለ ነው፡- substrate፣ epitaxy፣ መሣሪያዎች እና መተግበሪያዎች። የከርሰ ምድር እቃዎች የኢንዱስትሪው ሰንሰለት መሰረት ናቸው, ኤፒታክሲያል ቁሳቁሶች የመሳሪያ ማምረቻ ቁልፍ ናቸው, መሳሪያዎች የኢንዱስትሪ ሰንሰለት ዋና ናቸው, እና አፕሊኬሽኖች ለኢንዱስትሪ ልማት አንቀሳቃሽ ኃይል ናቸው. የላይኛው ኢንዱስትሪ ጥሬ ዕቃዎችን በአካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ ዘዴዎች እና ሌሎች ዘዴዎችን ለመሥራት ጥሬ ዕቃዎችን ይጠቀማል, ከዚያም የኬሚካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ ዘዴዎችን እና ሌሎች የኤፒታክሲያል ቁሳቁሶችን ለማምረት ይጠቀማል. የመካከለኛው ዥረት ኢንዱስትሪ የሬድዮ ፍሪኩዌንሲ መሳሪያዎችን፣ የሃይል መሳሪያዎችን እና ሌሎች መሳሪያዎችን ለመስራት ወደላይ የሚወጡ ቁሳቁሶችን ይጠቀማል ይህም በመጨረሻ በ 5G ግንኙነቶች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል። , የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች, የባቡር ትራንዚት, ወዘተ ከነሱ መካከል, substrate እና epitaxy ለኢንዱስትሪው ሰንሰለት ዋጋ 60% የሚሸፍኑ እና የኢንዱስትሪ ሰንሰለት ዋና እሴት ናቸው.

SiC substrate፡ ሲሲ ክሪስታሎች አብዛኛውን ጊዜ የሚመረተው በሌሊ ዘዴ ነው። አለምአቀፍ ዋና ምርቶች ከ4 ኢንች ወደ 6 ኢንች እየተሸጋገሩ ሲሆን ባለ 8 ኢንች ኮንዳክቲቭ ንዑሳን ምርቶች ተዘጋጅተዋል። የቤት ውስጥ ንጣፎች በዋናነት 4 ኢንች ናቸው. አሁን ያሉት ባለ 6 ኢንች የሲሊኮን ዋፈር ማምረቻ መስመሮች ተሻሽለው የሲሲ መሳሪያዎችን ለማምረት ሊለወጡ ስለሚችሉ ባለ 6 ኢንች የሲሲ ንኡስ ንኡስ እቃዎች ከፍተኛ የገበያ ድርሻ ለረጅም ጊዜ ይቆያል።

የሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፍ ሂደት ውስብስብ እና ለማምረት አስቸጋሪ ነው. የሲሊኮን ካርቦዳይድ ንጣፍ በሁለት አካላት የተዋቀረ ሴሚኮንዳክተር ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁስ ነው-ካርቦን እና ሲሊኮን። በአሁኑ ጊዜ ኢንዱስትሪው የሲሊኮን ካርቦዳይድ ዱቄትን ለማዋሃድ በዋነኛነት ከፍተኛ ንፁህ የካርቦን ዱቄት እና ከፍተኛ ንፁህ የሲሊኮን ዱቄት እንደ ጥሬ ዕቃዎች ይጠቀማል። በልዩ የሙቀት መስክ, የበሰለ አካላዊ የእንፋሎት ማስተላለፊያ ዘዴ (PVT ዘዴ) በተለያየ መጠን ያለው የሲሊኮን ካርቦይድ በክሪስታል የእድገት ምድጃ ውስጥ ለማምረት ያገለግላል. ክሪስታል ኢንጎት በመጨረሻ ተዘጋጅቷል፣ ተቆርጧል፣ መሬት ላይ፣ ተጠርጓል፣ ጽዳት እና ሌሎች በርካታ ሂደቶች የሲሊኮን ካርቦዳይድ ንጣፍ ለማምረት።