A prima generazione di materiali semiconduttori hè rapprisintata da u siliciu tradiziunale (Si) è u germaniu (Ge), chì sò a basa per a fabricazione di circuiti integrati. Sò largamente usati in transistor è detectori di bassa tensione, bassa frequenza è bassa putenza. Più di u 90% di i prudutti semiconduttori sò fatti di materiali à basa di siliciu;
I materiali semiconduttori di seconda generazione sò rapprisentati da l'arseniuru di galliu (GaAs), u fosfuru d'indiu (InP) è u fosfuru di galliu (GaP). In paragone cù i dispositivi à basa di siliciu, anu proprietà optoelettroniche d'alta frequenza è d'alta velocità è sò largamente aduprati in i campi di l'optoelettronica è di a microelettronica. ;
A terza generazione di materiali semiconduttori hè rapprisentata da materiali emergenti cum'è u carburu di siliciu (SiC), u nitruru di galliu (GaN), l'ossidu di zincu (ZnO), u diamante (C) è u nitruru d'aluminiu (AlN).
Carburu di siliciuhè un materiale di basa impurtante per u sviluppu di l'industria di i semiconduttori di terza generazione. I dispositivi di putenza in carburo di siliciu ponu risponde efficacemente à i requisiti di alta efficienza, miniaturizazione è leggerezza di i sistemi elettronichi di putenza cù a so eccellente resistenza à alta tensione, resistenza à alta temperatura, bassa perdita è altre proprietà.
Per via di e so proprietà fisiche superiori: alta lacuna di banda (currispondente à un campu elettricu di rottura elevata è una densità di putenza elevata), alta conducibilità elettrica è alta conducibilità termica, si prevede chì diventerà u materiale di basa più utilizatu per a fabricazione di chip semiconduttori in u futuru. In particulare in i campi di i veiculi à nova energia, a generazione di energia fotovoltaica, u trasportu ferroviariu, e rete intelligenti è altri campi, hà vantaghji evidenti.
U prucessu di pruduzzione di SiC hè divisu in trè tappe principali: a crescita di monocristalli SiC, a crescita di u stratu epitassiale è a fabricazione di dispositivi, chì currispondenu à i quattru anelli principali di a catena industriale:substratu, epitaxia, dispusitivi è moduli.
U metudu principale di fabricazione di sustrati usa prima u metudu di sublimazione fisica di vapore per sublimà a polvere in un ambiente di vacuum à alta temperatura, è fà cresce cristalli di carburo di siliciu nantu à a superficia di u cristallu di semente attraversu u cuntrollu di un campu di temperatura. Usendu una cialda di carburo di siliciu cum'è sustratu, a deposizione chimica di vapore hè aduprata per deposità un stratu di monocristallu nantu à a cialda per furmà una cialda epitassiale. Frà elle, a crescita di un stratu epitassiale di carburo di siliciu nantu à un sustratu di carburo di siliciu conduttivu pò esse trasfurmata in dispositivi di putenza, chì sò principalmente aduprati in veiculi elettrici, fotovoltaici è altri campi; a crescita di un stratu epitassiale di nitruro di galliu nantu à un semi-isolantesubstratu di carburu di siliciupò esse trasfurmatu in dispositivi di radiofrequenza, utilizati in cumunicazioni 5G è altri campi.
Per avà, i sustrati di carburo di siliciu anu e più alte barriere tecniche in a catena industriale di u carburo di siliciu, è i sustrati di carburo di siliciu sò i più difficiuli da pruduce.
U collu di buttiglia di pruduzzione di SiC ùn hè micca statu cumpletamente risoltu, è a qualità di i pilastri di cristallu di materia prima hè instabile è ci hè un prublema di rendimentu, chì porta à l'altu costu di i dispositivi SiC. Ci vole solu una media di 3 ghjorni per chì u materiale di silicone cresce in una barra di cristallu, ma ci vole una settimana per una barra di cristallu di carburo di siliciu. Una barra di cristallu di silicone generale pò cresce 200 cm di lunghezza, ma una barra di cristallu di carburo di siliciu pò cresce solu 2 cm di lunghezza. Inoltre, u SiC stessu hè un materiale duru è fragile, è i wafer fatti di questu sò propensi à scheggiature di bordi quandu si usa u tagliu meccanicu tradiziunale di wafer, chì affetta u rendimentu è l'affidabilità di u produttu. I substrati di SiC sò assai diffirenti da i lingotti di silicone tradiziunali, è tuttu, da l'attrezzatura, i prucessi, a trasfurmazione à u tagliu, deve esse sviluppatu per trattà u carburo di siliciu.
A catena industriale di u carburu di siliciu hè divisa principalmente in quattru ligami principali: substratu, epitaxia, dispusitivi è applicazioni. I materiali di substratu sò a basa di a catena industriale, i materiali epitaxiali sò a chjave per a fabricazione di dispusitivi, i dispusitivi sò u core di a catena industriale, è l'applicazioni sò a forza motrice per u sviluppu industriale. L'industria upstream usa materie prime per fà materiali di substratu per mezu di metudi di sublimazione fisica di vapore è altri metudi, è dopu usa metudi di deposizione chimica di vapore è altri metudi per cultivà materiali epitaxiali. L'industria midstream usa materiali upstream per fà dispusitivi di radiofrequenza, dispusitivi di putenza è altri dispusitivi, chì sò infine aduprati in cumunicazioni 5G downstream. , veiculi elettrici, trasportu ferroviariu, ecc. Frà elli, u substratu è l'epitaxia rapprisentanu u 60% di u costu di a catena industriale è sò u valore principale di a catena industriale.
Substratu SiC: I cristalli SiC sò generalmente fabbricati cù u metudu Lely. I prudutti mainstream internaziunali stanu passendu da 4 pollici à 6 pollici, è sò stati sviluppati prudutti di substratu conduttivu di 8 pollici. I substrati domestichi sò principalmente di 4 pollici. Siccomu e linee di pruduzzione di wafer di siliciu di 6 pollici esistenti ponu esse aghjurnate è trasfurmate per pruduce dispositivi SiC, l'alta quota di mercatu di i substrati SiC di 6 pollici serà mantenuta per un bellu pezzu.
U prucessu di u sustratu di carburu di siliciu hè cumplessu è difficiule da pruduce. U sustratu di carburu di siliciu hè un materiale monocristallinu semiconduttore cumpostu cumpostu da dui elementi: carbone è siliciu. Attualmente, l'industria usa principalmente polvere di carbone di alta purità è polvere di siliciu di alta purità cum'è materie prime per sintetizà a polvere di carburu di siliciu. Sottu un campu di temperatura speciale, u metudu di trasmissione di vapore fisicu maturu (metodu PVT) hè adupratu per cultivà carburu di siliciu di diverse dimensioni in un fornu di crescita di cristalli. U lingotto di cristallu hè infine trasfurmatu, tagliatu, macinatu, lucidatu, pulitu è altri prucessi multipli per pruduce un sustratu di carburu di siliciu.
Data di publicazione: 22 di maghju di u 2024