Puolijohdemateriaalien ensimmäistä sukupolvea edustavat perinteinen pii (Si) ja germanium (Ge), jotka ovat integroitujen piirien valmistuksen perusta. Niitä käytetään laajalti pienjännitteisissä, matalataajuisissa ja pienitehoisissa transistoreissa ja ilmaisimissa. Yli 90 % puolijohdetuotteista on valmistettu piipohjaisista materiaaleista;
Toisen sukupolven puolijohdemateriaaleja edustavat galliumarsenidi (GaAs), indiumfosfidi (InP) ja galliumfosfidi (GaP). Piipohjaisiin laitteisiin verrattuna niillä on korkeataajuisia ja nopeita optoelektronisia ominaisuuksia ja niitä käytetään laajasti optoelektroniikan ja mikroelektroniikan aloilla. ;
Puolijohdemateriaalien kolmatta sukupolvea edustavat uudet materiaalit, kuten piikarbidi (SiC), galliumnitridi (GaN), sinkkioksidi (ZnO), timantti (C) ja alumiininitridi (AlN).
Piikarbidion tärkeä perusmateriaali kolmannen sukupolven puolijohdeteollisuuden kehittämisessä. Piikarbiditeholaitteet voivat tehokkaasti täyttää tehoelektroniikkajärjestelmien korkean hyötysuhteen, miniatyrisoinnin ja keveyden vaatimukset niiden erinomaisella korkeajännitekestävyydellä, korkean lämpötilan kestävyydellä, pienillä häviöillä ja muilla ominaisuuksilla.
Erinomaisten fysikaalisten ominaisuuksiensa ansiosta: suuri kaistaväli (vastaa suurta läpilyöntisähkökenttää ja suurta tehotiheyttä), korkea sähkönjohtavuus ja korkea lämmönjohtavuus, siitä odotetaan tulevaisuuden laajimmin käytetty perusmateriaali puolijohdesirujen valmistuksessa. . Erityisesti uusien energiaajoneuvojen, aurinkosähkön tuotannon, rautatieliikenteen, älykkäiden verkkojen ja muiden alojen aloilla sillä on ilmeisiä etuja.
Piikarbidin tuotantoprosessi on jaettu kolmeen päävaiheeseen: piikarbidin yksikiteiden kasvatus, epitaksikerroksen kasvu ja laitevalmistus, jotka vastaavat teollisuusketjun neljää päälinkkiä:substraatti, epitaksia, laitteet ja moduulit.
Päävirran substraattien valmistusmenetelmä käyttää ensin fyysistä höyrysublimaatiomenetelmää jauheen sublimoimiseksi korkean lämpötilan tyhjiöympäristössä ja piikarbidikiteiden kasvattamiseksi siemenkiteen pinnalle lämpötilakentän ohjauksen avulla. Käyttämällä piikarbidikiekkoa substraattina, kemiallista höyrypinnoitusta käytetään kerrostamaan yksikidekerros kiekolle epitaksiaalisen kiekon muodostamiseksi. Niistä piikarbidiepitaksiaalikerroksen kasvattamisesta johtavalle piikarbidisubstraatille voidaan tehdä teholaitteita, joita käytetään pääasiassa sähköajoneuvoissa, aurinkosähköissä ja muilla aloilla; galliumnitridi-epitaksiaalikerroksen kasvattaminen puolieristeellepiikarbidisubstraattiNiistä voidaan edelleen tehdä radiotaajuuslaitteita, joita käytetään 5G-viestinnässä ja muilla aloilla.
Piikarbidisubstraateilla on toistaiseksi korkeimmat tekniset esteet piikarbiditeollisuusketjussa, ja piikarbidisubstraatteja on vaikeimmin valmistaa.
Piikarbidin tuotannon pullonkaulaa ei ole täysin ratkaistu, ja raaka-ainekidepilarien laatu on epävakaa ja tuottoongelma johtaa piikarbidilaitteiden korkeisiin kustannuksiin. Piimateriaalin kasvaminen kidesauvaksi kestää keskimäärin vain 3 päivää, mutta piikarbidikidesauva kestää viikon. Tavallinen piikidesauva voi kasvaa 200 cm pitkäksi, mutta piikarbidikidesauva voi kasvaa vain 2 cm pitkäksi. Lisäksi piikarbidi itsessään on kovaa ja hauras materiaalia, ja siitä valmistetut kiekot ovat alttiita reunan halkeamiselle perinteisessä mekaanisessa kiekkokuutioinnissa, mikä vaikuttaa tuotteen saantoon ja luotettavuuteen. SiC-substraatit eroavat suuresti perinteisistä piiharkista, ja kaikki laitteista, prosesseista, käsittelystä leikkaamiseen on kehitettävä piikarbidin käsittelemiseksi.
Piikarbiditeollisuuden ketju on jaettu pääasiassa neljään pääosaan: substraatti, epitaksi, laitteet ja sovellukset. Substraattimateriaalit ovat teollisuusketjun perusta, epitaksiaalimateriaalit ovat laitevalmistuksen avain, laitteet ovat teollisuusketjun ydin ja sovellukset ovat teollisen kehityksen liikkeellepaneva voima. Varsinainen teollisuus käyttää raaka-aineita substraattimateriaalien valmistamiseen fysikaalisilla höyrysublimaatiomenetelmillä ja muilla menetelmillä ja käyttää sitten kemiallisia höyrypinnoitusmenetelmiä ja muita menetelmiä epitaksiaalisten materiaalien kasvattamiseen. Keskivaiheen teollisuus käyttää alkupään materiaaleja radiotaajuuslaitteiden, teholaitteiden ja muiden laitteiden valmistamiseen, joita käytetään viime kädessä loppupään 5G-viestinnässä. , sähköajoneuvot, raideliikenne jne. Niistä substraatti ja epitaksi muodostavat 60 % teollisuuden ketjun kustannuksista ja ovat toimialan ketjun pääarvo.
SiC-substraatti: SiC-kiteet valmistetaan yleensä Lely-menetelmällä. Kansainväliset valtavirran tuotteet ovat siirtymässä 4 tuumasta 6 tuumaan, ja 8 tuuman sähköä johtavia substraattituotteita on kehitetty. Kotimaiset alustat ovat pääasiassa 4 tuumaa. Koska olemassa olevia 6 tuuman piikiekkojen tuotantolinjoja voidaan päivittää ja muuttaa valmistamaan piikarbidilaitteita, 6 tuuman piikiekkojen suuri markkinaosuus säilyy pitkään.
Piikarbidisubstraattiprosessi on monimutkainen ja vaikea tuottaa. Piikarbidisubstraatti on yhdistepuolijohde-yksikidemateriaali, joka koostuu kahdesta alkuaineesta: hiilestä ja piistä. Tällä hetkellä teollisuus käyttää pääasiassa erittäin puhdasta hiilijauhetta ja erittäin puhdasta piijauhetta raaka-aineina piikarbidijauheen syntetisoimiseksi. Erikoislämpötilakentässä kypsää fysikaalista höyrynsiirtomenetelmää (PVT-menetelmä) käytetään erikokoisten piikarbidien kasvattamiseen kiteenkasvatusuunissa. Kideharkko käsitellään lopuksi, leikataan, hiotaan, kiillotetaan, puhdistetaan ja muilla monilla prosesseilla tuotetaan piikarbidisubstraatti.
Postitusaika: 22.5.2024