Prvu generaciju poluvodičkih materijala predstavljaju tradicionalni silicijum (Si) i germanijum (Ge), koji su osnova za proizvodnju integrisanih kola. Oni se široko koriste u tranzistorima i detektorima niskog napona, niske frekvencije i male snage. Više od 90% poluvodičkih proizvoda izrađeno je od materijala na bazi silicija;
Poluvodički materijali druge generacije predstavljaju galij arsenid (GaAs), indijum fosfid (InP) i galijum fosfid (GaP). U poređenju sa uređajima na bazi silicija, oni imaju optoelektronska svojstva visoke frekvencije i velike brzine i široko se koriste u oblastima optoelektronike i mikroelektronike. ;
Treću generaciju poluvodičkih materijala predstavljaju materijali u nastajanju kao što su silicijum karbid (SiC), galijum nitrid (GaN), cink oksid (ZnO), dijamant (C) i aluminijum nitrid (AlN).
Silicijum karbidje važan osnovni materijal za razvoj industrije poluvodiča treće generacije. Uređaji za napajanje od silicijum karbida mogu efikasno da zadovolje zahteve visoke efikasnosti, minijaturizacije i male težine energetskih elektronskih sistema sa svojom odličnom otpornošću na visok napon, otpornošću na visoke temperature, malim gubicima i drugim svojstvima.
Zbog svojih superiornih fizičkih svojstava: velikog pojasa (koji odgovara velikom električnom polju i velikoj gustoći snage), visoke električne provodljivosti i visoke toplotne provodljivosti, očekuje se da će u budućnosti postati najčešće korišteni osnovni materijal za izradu poluvodičkih čipova. . Naročito u oblastima novih energetskih vozila, fotonaponske proizvodnje električne energije, željezničkog tranzita, pametnih mreža i drugim poljima, ima očigledne prednosti.
Proces proizvodnje SiC podijeljen je u tri glavna koraka: rast monokristala SiC, rast epitaksijalnog sloja i proizvodnja uređaja, koji odgovaraju četiri glavne karike industrijskog lanca:supstrat, epitaksija, uređaji i moduli.
Glavna metoda proizvodnje supstrata prvo koristi metodu fizičke sublimacije pare za sublimaciju praha u visokotemperaturnom vakuumskom okruženju i uzgoj kristala silicijum karbida na površini kristala sjemena kroz kontrolu temperaturnog polja. Koristeći pločicu od silicijum karbida kao podlogu, hemijsko taloženje pare se koristi za taloženje sloja monokristala na pločicu kako bi se formirala epitaksijalna pločica. Među njima, uzgoj epitaksijalnog sloja od silicijum karbida na vodljivoj podlozi od silicijum karbida može se pretvoriti u uređaje za napajanje, koji se uglavnom koriste u električnim vozilima, fotonaponskim uređajima i drugim poljima; uzgoj epitaksijalnog sloja galijum nitrida na poluizolacijisupstrat od silicijum karbidamože se dalje pretvoriti u radiofrekventne uređaje, koji se koriste u 5G komunikacijama i drugim poljima.
Za sada, supstrati od silicijum karbida imaju najveće tehničke barijere u lancu industrije silicijum karbida, a supstrate od silicijum karbida je najteže proizvesti.
Usko grlo u proizvodnji SiC nije u potpunosti riješeno, a kvalitet sirovinskih kristalnih stubova je nestabilan i postoji problem prinosa, što dovodi do visoke cijene SiC uređaja. Potrebno je samo u prosjeku 3 dana da silicijumski materijal preraste u kristalnu šipku, ali je potrebno tjedan dana za kristalnu šipku od silicijum karbida. Uobičajeni kristalni štap od silicijum-karbida može narasti do 200 cm, ali kristalni štap od silicijum karbida može narasti samo 2 cm. Štaviše, sam SiC je tvrd i krhak materijal, a oblatne napravljene od njega su sklone lomljenju ivica kada se koriste tradicionalni mehanički rezni oblatni kockice, što utiče na prinos i pouzdanost proizvoda. SiC supstrati se veoma razlikuju od tradicionalnih silicijumskih ingota, i sve od opreme, procesa, obrade do rezanja treba da se razvije za rukovanje silicijum karbidom.
Lanac industrije silicijum karbida uglavnom je podijeljen u četiri glavne karike: supstrat, epitaksija, uređaji i aplikacije. Materijali supstrata su temelj industrijskog lanca, epitaksijalni materijali su ključ za proizvodnju uređaja, uređaji su srž industrijskog lanca, a aplikacije su pokretačka snaga industrijskog razvoja. Upstream industrija koristi sirovine za izradu materijala supstrata kroz fizičke metode sublimacije pare i druge metode, a zatim koristi metode kemijskog taloženja parom i druge metode za uzgoj epitaksijalnih materijala. Industrija srednjeg toka koristi uzvodne materijale za izradu radio-frekvencijskih uređaja, energetskih uređaja i drugih uređaja, koji se na kraju koriste u 5G komunikacijama nizvodno. , električna vozila, željeznički tranzit, itd. Među njima, supstrat i epitaksija čine 60% troškova industrijskog lanca i glavna su vrijednost industrijskog lanca.
SiC supstrat: SiC kristali se obično proizvode pomoću Lely metode. Međunarodni mainstream proizvodi prelaze sa 4 inča na 6 inča, a razvijeni su 8-inčni proizvodi za provodljive podloge. Domaće podloge su uglavnom 4 inča. Budući da se postojeće 6-inčne proizvodne linije za proizvodnju silikonskih pločica mogu nadograditi i transformirati za proizvodnju SiC uređaja, visoki tržišni udio 6-inčnih SiC podloga održat će se dugo vremena.
Proces supstrata od silicijum karbida je složen i težak za proizvodnju. Podloga od silicijum karbida je složeni poluprovodnički monokristalni materijal sastavljen od dva elementa: ugljenika i silicijuma. Trenutno, industrija uglavnom koristi ugljični prah visoke čistoće i silicijum u prahu visoke čistoće kao sirovine za sintetizaciju praha silicijum karbida. Pod posebnim temperaturnim poljem, metoda prenosa zrele fizičke pare (PVT metoda) se koristi za uzgoj silicijum karbida različitih veličina u peći za rast kristala. Kristalni ingot se konačno obrađuje, seče, brusi, polira, čisti i drugim višestrukim procesima za proizvodnju podloge od silicijum karbida.
Vrijeme objave: 22.05.2024