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 transistors è detectors di bassa tensione, bassa frequenza è bassa putenza. Più di 90% di i prudutti di i semiconduttori sò fatti di materiali basati in siliciu;
I materiali semiconduttori di a seconda generazione sò rapprisentati da l'arsenidu di gallu (GaAs), u fosfuru d'indiu (InP) è u fosfuru di gallio (GaP). In cunfrontu cù i dispositi basati in siliciu, anu proprietà optoelettroniche d'alta frequenza è d'alta velocità è sò largamente utilizati in i campi di l'optoelettronica è a microelettronica. ;
A terza generazione di materiali semiconduttori hè rapprisintata da materiali emergenti cum'è carburu di siliciu (SiC), nitruru di gallu (GaN), ossidu di zincu (ZnO), diamante (C) è nitruru d'aluminiu (AlN).
Carbure di siliciuhè un materiale di basa impurtante per u sviluppu di l'industria di semiconductor di terza generazione. Dispositivi di putenza di carburu di silicuu ponu in modu efficace à risponde à l'alta efficienza, a miniaturizazione è i requisiti ligeri di i sistemi elettronichi di putenza cù a so eccellente resistenza à alta tensione, resistenza à alta temperatura, bassa perdita è altre proprietà.
A causa di e so proprietà fisiche superiori: gap di banda elevata (currispondente à un campu elettricu di rupture elevatu è una densità di putenza elevata), una conduttività elettrica elevata è una conduttività termale alta, hè prevista per diventà u materiale di basa più utilizatu per a fabricazione di chips semiconductor in u futuru. . In particulare in i campi di novi veiculi di energia, generazione di energia fotovoltaica, transitu ferroviariu, reti intelligenti è altri campi, hà vantaghji evidenti.
U prucessu di produzzione di SiC hè divisu in trè tappe maiò: crescita di cristalli unicu SiC, crescita di strati epitassiali è fabricazione di dispositivi, chì currispondenu à i quattru ligami principali di a catena industriale:sustrato, epitassi, dispusitivi è moduli.
U metudu mainstream di sustrati di fabricazione usa prima u metudu di sublimazione di vapore fisicu per sublimà a polvera in un ambiente di vacuum à alta temperatura, è cresce cristalli di carburu di siliciu nantu à a superficia di u cristallu di sumente attraversu u cuntrollu di un campu di temperatura. Aduprendu una wafer di carburu di siliciu cum'è sustrato, a deposizione chimica di vapore hè aduprata per deposità una capa di cristallu unicu nantu à l'ostia per furmà una wafer epitaxial. Frà elli, a crescita di una strata epitaxial di carburu di silicuu nantu à un sustrato di carburu di silicuu conduttivu pò esse fatte in i dispositi di putenza, chì sò principarmenti usati in i veiculi elettrici, fotovoltaici è altri campi; crescita di una capa epitaxiale di nitruru di gallu nantu à un semi-insulatingsubstratu di carburu di siliciumpò ancu esse trasformati in i dispositi di freccia radio, utilizati in cumunicazioni 5G è altri campi.
Per avà, i sustrati di carburu di siliciu anu i più alti barrieri tecnichi in a catena di l'industria di carburu di siliciu, è i sustrati di carburu di siliciu sò i più difficiuli di pruduce.
U bottleneck di pruduzzione di SiC ùn hè statu risolta cumplettamente, è a qualità di i pilastri di cristalli di materia prima hè inestabile è ci hè un prublema di rendiment, chì porta à l'altu costu di i dispositi SiC. Piglia solu una media di 3 ghjorni per u materiale di silicium per crecià in un bastone di cristallu, ma ci vole una settimana per un bastone di cristallo di carbure di silicium. Un bastone di cristallu di siliciu generale pò crecià 200 cm longu, ma un bastone di cristallu di carburu di siliciu pò cresce solu 2 cm longu. Inoltre, u SiC stessu hè un materiale duru è fragile, è i wafers fatti di questu sò propensu à scaglià i bordi quandu si usanu cubetti di wafer di taglio meccanicu tradiziunale, chì affettanu u rendiment è l'affidabilità di u produttu. I sustrati di SiC sò assai diffirenti da i lingotti di siliciu tradiziunali, è tuttu da l'equipaggiu, i prucessi, a trasfurmazioni à u tagliu deve esse sviluppatu per trattà u carburu di siliciu.
A catena di l'industria di carburu di siliciu hè principalmente divisa in quattru ligami principali: sustrato, epitassi, dispusitivi è applicazioni. I materiali di sustratu sò u fundamentu di a catena industriale, i materiali epitassiali sò a chjave per a fabricazione di i dispositi, i dispositi 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 sustrato attraversu metudi di sublimazione di vapore fisicu è altri metudi, è poi usa metudi di depositu di vapore chimicu è altri metudi per cultivà materiali epitassiali. L'industria midstream usa materiali upstream per fà i dispositi di freccia radio, i dispositi di putenza è altri dispositi, chì sò ultimamente usati in cumunicazioni 5G downstream. , i veiculi elettrici, u transitu ferroviariu, etc. Frà elli, u sustrato è l'epitassia contanu 60% di u costu di a catena industriale è sò u valore principale di a catena industriale.
Sustrato SiC: I cristalli SiC sò generalmente fabbricati cù u metudu Lely. I prudutti mainstream internaziunali sò in transizione da 4 inch à 6 inch, è i prudutti di sustrato conduttivu 8-inch sò stati sviluppati. I sustrati domestici sò principalmente 4 inch. Siccomu e linee di produzzione di wafer di siliciu di 6 inch esistenti ponu esse aghjurnate è trasfurmate per pruduce i dispositi SiC, l'alta quota di mercatu di sustrati SiC di 6 inch serà mantinutu per un bellu pezzu.
U prucessu di sustrato di carburu di siliciu hè cumplessu è difficiule di pruduce. U substratu di carburu di siliciu hè un materiale semiconductor cumpostu di cristalli unicu cumpostu di dui elementi: carbone è siliciu. Attualmente, l'industria usa principarmenti a polvera di carbone di alta purezza è a polvera di siliciu d'alta purezza cum'è materie prime per sintetizà polveri di carburu di siliciu. Sutta un campu di temperatura speciale, u metudu di trasmissione di vapore fisicu maturu (metudu PVT) hè utilizatu per cultivà carburu di siliciu di diverse dimensioni in un furnace di crescita di cristalli. U lingotto di cristallu hè infine processatu, tagliatu, macinatu, lucidatu, pulitu è altri prucessi multiplici per pruduce un sustrato di carburu di siliciu.
Tempu di Post: 22-May-2024