Yarımkeçirici materialların birinci nəsli inteqral sxemlərin istehsalı üçün əsas olan ənənəvi silikon (Si) və germanium (Ge) ilə təmsil olunur. Onlar aşağı gərginlikli, aşağı tezlikli və aşağı güclü tranzistor və detektorlarda geniş istifadə olunur. Yarımkeçirici məhsulların 90%-dən çoxu silikon əsaslı materiallardan hazırlanır;
İkinci nəsil yarımkeçirici materiallar qallium arsenid (GaAs), indium fosfid (InP) və qalium fosfid (GaP) ilə təmsil olunur. Silikon əsaslı cihazlarla müqayisədə onlar yüksək tezlikli və yüksək sürətli optoelektronik xüsusiyyətlərə malikdir və optoelektronika və mikroelektronika sahələrində geniş istifadə olunur. ;
Yarımkeçirici materialların üçüncü nəsli silisium karbid (SiC), qallium nitridi (GaN), sink oksidi (ZnO), almaz (C) və alüminium nitridi (AlN) kimi yaranan materiallarla təmsil olunur.
Silisium karbidüçüncü nəsil yarımkeçirici sənayesinin inkişafı üçün mühüm əsas materialdır. Silikon karbid güc cihazları əla yüksək gərginlik müqaviməti, yüksək temperatur müqaviməti, aşağı itki və digər xüsusiyyətləri ilə güc elektron sistemlərinin yüksək səmərəliliyi, miniatürləşdirmə və yüngül tələblərinə effektiv şəkildə cavab verə bilər.
Üstün fiziki xüsusiyyətlərinə görə: yüksək zolaq boşluğu (yüksək parçalanma elektrik sahəsinə və yüksək güc sıxlığına uyğundur), yüksək elektrik keçiriciliyi və yüksək istilik keçiriciliyi, gələcəkdə yarımkeçirici çiplərin istehsalı üçün ən çox istifadə olunan əsas material olacağı gözlənilir. . Xüsusilə yeni enerji vasitələri, fotovoltaik enerji istehsalı, dəmir yolu tranziti, smart şəbəkələr və digər sahələrdə açıq üstünlüklərə malikdir.
SiC istehsal prosesi üç əsas mərhələyə bölünür: SiC tək kristal artımı, epitaksial təbəqənin böyüməsi və sənaye zəncirinin dörd əsas halqasına uyğun gələn cihaz istehsalı:substrat, epitaksiya, qurğular və modullar.
Substratların istehsalının əsas üsulu əvvəlcə yüksək temperaturlu vakuum mühitində tozu sublimasiya etmək üçün fiziki buxar sublimasiya metodundan istifadə edir və temperatur sahəsinə nəzarət vasitəsilə toxum kristalının səthində silikon karbid kristallarını yetişdirir. Substrat kimi silisium karbid vaflisindən istifadə edərək, kimyəvi buxar çökdürülməsi epitaksial vafli meydana gətirmək üçün vafli üzərində tək kristal təbəqəsini yerləşdirmək üçün istifadə olunur. Onların arasında, keçirici silisium karbid substratında silisium karbid epitaksial təbəqəsini böyütmək, əsasən elektrik maşınlarında, fotovoltaiklərdə və digər sahələrdə istifadə olunan güc qurğularına çevrilə bilər; yarıizolyasiya üzərində qalium nitridi epitaksial təbəqənin artırılmasısilisium karbid substratıdaha sonra 5G rabitəsində və digər sahələrdə istifadə olunan radiotezlik cihazlarına çevrilə bilər.
Hələlik, silisium karbid substratları silisium karbid sənaye zəncirində ən yüksək texniki maneələrə malikdir və silikon karbid substratları istehsal etmək ən çətin olanlardır.
SiC-nin istehsal darboğazı tam həll edilməmişdir və xammal kristal sütunlarının keyfiyyəti qeyri-sabitdir və SiC cihazlarının yüksək qiymətinə səbəb olan məhsuldarlıq problemi mövcuddur. Silikon materialın kristal çubuğa çevrilməsi üçün orta hesabla cəmi 3 gün lazımdır, lakin silikon karbid kristal çubuq üçün bir həftə lazımdır. Ümumi silisium kristal çubuq 200 sm uzunluğa çata bilər, lakin silikon karbid kristal çubuq yalnız 2 sm uzunluğa çata bilər. Üstəlik, SiC özü sərt və kövrək materialdır və ondan hazırlanmış vaflilər ənənəvi mexaniki kəsici vafli dilimləmə üsulundan istifadə edərkən kənarların qırılmasına meyllidir, bu da məhsulun məhsuldarlığına və etibarlılığına təsir göstərir. SiC substratları ənənəvi silisium külçələrindən çox fərqlidir və silisium karbidini idarə etmək üçün avadanlıq, proseslər, emaldan tutmuş kəsməyə qədər hər şey hazırlanmalıdır.
Silikon karbid sənaye zənciri əsasən dörd əsas əlaqəyə bölünür: substrat, epitaksiya, cihazlar və tətbiqlər. Substrat materialları sənaye zəncirinin əsasını təşkil edir, epitaksial materiallar cihaz istehsalının açarıdır, cihazlar sənaye zəncirinin əsasını təşkil edir və tətbiqlər sənaye inkişafı üçün hərəkətverici qüvvədir. Yuxarı sənaye, fiziki buxar sublimasiya üsulları və digər üsullarla substrat materialları hazırlamaq üçün xammaldan istifadə edir və sonra epitaksial materialları yetişdirmək üçün kimyəvi buxar çökmə üsullarından və digər üsullardan istifadə edir. Orta axın sənayesi radiotezlik cihazlarını, enerji cihazlarını və digər cihazları hazırlamaq üçün yuxarı axın materiallarından istifadə edir və nəticədə aşağı axın 5G rabitəsində istifadə olunur. , elektrik nəqliyyat vasitələri, dəmir yolu tranziti və s. Onların arasında substrat və epitaksiya sənaye zəncirinin dəyərinin 60%-ni təşkil edir və sənaye zəncirinin əsas dəyərini təşkil edir.
SiC substratı: SiC kristalları adətən Lely üsulu ilə istehsal olunur. Beynəlxalq əsas məhsullar 4 düymdən 6 düymədək keçid edir və 8 düymlük keçirici substrat məhsulları hazırlanmışdır. Daxili substratlar əsasən 4 düymdür. Mövcud 6 düymlük silikon vafli istehsal xətləri SiC cihazları istehsal etmək üçün təkmilləşdirilə və dəyişdirilə bildiyindən, 6 düymlük SiC substratlarının yüksək bazar payı uzun müddət saxlanılacaqdır.
Silisium karbid substratı prosesi mürəkkəbdir və istehsalı çətindir. Silisium karbid substratı iki elementdən ibarət mürəkkəb yarımkeçirici monokristal materialdır: karbon və silisium. Hazırda sənaye silikon karbid tozunu sintez etmək üçün xammal kimi əsasən yüksək saflıqda karbon tozundan və yüksək saflıqda silisium tozundan istifadə edir. Xüsusi bir temperatur sahəsində, yetkin fiziki buxar ötürülməsi üsulu (PVT üsulu) kristal böyümə sobasında müxtəlif ölçülü silisium karbid yetişdirmək üçün istifadə olunur. Kristal külçə nəhayət emal olunur, kəsilir, üyüdülür, cilalanır, təmizlənir və bir silisium karbid substratı istehsal etmək üçün digər çoxsaylı proseslər.
Göndərmə vaxtı: 22 may 2024-cü il