Prvu generaciju poluvodičkih materijala predstavljaju tradicionalni silicij (Si) i germanij (Ge), koji su osnova za proizvodnju integriranih sklopova. Naširoko se koriste u niskonaponskim, niskofrekventnim i niskonaponskim tranzistorima i detektorima. Više od 90% poluvodičkih proizvoda izrađeno je od materijala na bazi silicija;
Drugu generaciju poluvodičkih materijala predstavljaju galijev arsenid (GaAs), indijev fosfid (InP) i galijev fosfid (GaP). U usporedbi s uređajima na bazi silicija, oni imaju visokofrekventna i brza optoelektronička svojstva i naširoko se koriste u poljima optoelektronike i mikroelektronike. ;
Treću generaciju poluvodičkih materijala predstavljaju materijali u nastajanju kao što su silicijev karbid (SiC), galijev nitrid (GaN), cinkov oksid (ZnO), dijamant (C) i aluminijev nitrid (AlN).
Silicij karbidje važan osnovni materijal za razvoj industrije poluvodiča treće generacije. Uređaji za napajanje od silicij-karbida mogu učinkovito ispuniti zahtjeve energetske elektroničkih sustava za visoku učinkovitost, minijaturizaciju i malu težinu sa svojom izvrsnom otpornošću na visoki napon, otpornošću na visoke temperature, malim gubicima i drugim svojstvima.
Zbog njegovih vrhunskih fizičkih svojstava: velikog razmaka pojasa (koji odgovara visokom probojnom električnom polju i velikoj gustoći snage), visoke električne vodljivosti i visoke toplinske vodljivosti, očekuje se da će postati najkorišteniji osnovni materijal za izradu poluvodičkih čipova u budućnosti . Osobito u područjima novih energetskih vozila, fotonaponske proizvodnje energije, željezničkog prometa, pametnih mreža i drugim područjima, ima očite prednosti.
Proces proizvodnje SiC-a podijeljen je u tri glavna koraka: rast monokristala SiC-a, 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 silicijevog karbida na površini kristala klice kroz kontrolu temperaturnog polja. Koristeći pločicu od silicij-karbida kao supstrata, kemijsko taloženje iz pare koristi se za taloženje sloja monokristala na pločicu kako bi se formirala epitaksijalna pločica. Među njima, uzgoj epitaksijskog sloja silicij-karbida na vodljivoj podlozi od silicij-karbida može se napraviti u uređaje za napajanje, koji se uglavnom koriste u električnim vozilima, fotonaponskim i drugim područjima; uzgoj epitaksijskog sloja galij nitrida na poluizolacijskomsupstrat od silicij karbidamogu se dalje izraditi u radiofrekvencijske uređaje koji se koriste u 5G komunikacijama i drugim područjima.
Za sada supstrati od silicij-karbida imaju najveće tehničke prepreke u lancu industrije silicij-karbida, a supstrate od silicij-karbida je najteže proizvesti.
Usko grlo proizvodnje SiC-a nije u potpunosti riješeno, a kvaliteta kristalnih stupova sirovina je nestabilna i postoji problem prinosa, što dovodi do visoke cijene SiC uređaja. U prosjeku je potrebno samo 3 dana da silicijski materijal preraste u kristalnu šipku, ali potrebno je tjedan dana za kristalnu šipku od silicij karbida. Uobičajena silicijeva kristalna šipka može narasti 200 cm, ali silicij-karbidna kristalna šipka može narasti samo 2 cm. Štoviše, sam SiC je tvrd i krt materijal, a pločice izrađene od njega sklone su pucanju rubova kada se koristi tradicionalno mehaničko rezanje pločica na kockice, što utječe na iskorištenje i pouzdanost proizvoda. SiC supstrati uvelike se razlikuju od tradicionalnih silicijskih ingota, a sve od opreme, procesa, obrade do rezanja mora biti razvijeno za rukovanje silicijevim karbidom.
Lanac industrije silicijevog karbida uglavnom je podijeljen u četiri glavne karike: supstrat, epitaksija, uređaji i aplikacije. Materijali supstrata temelj su industrijskog lanca, epitaksijalni materijali ključ su proizvodnje uređaja, uređaji su srž industrijskog lanca, a aplikacije su pokretačka snaga industrijskog razvoja. Uzvodna industrija koristi sirovine za izradu supstratnih materijala metodama fizičke sublimacije parom i drugim metodama, a zatim koristi metode kemijskog taloženja parom i druge metode za uzgoj epitaksijskih materijala. Srednja industrija koristi uzvodne materijale za izradu radiofrekvencijskih uređaja, uređaja za napajanje i drugih uređaja, koji se u konačnici koriste u nizvodnoj 5G komunikaciji. , 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 glavni proizvodi prelaze s 4 inča na 6 inča, a razvijeni su proizvodi s vodljivom podlogom od 8 inča. Domaće podloge su uglavnom 4 inča. Budući da se postojeće linije za proizvodnju silicijskih pločica od 6 inča mogu nadograditi i transformirati za proizvodnju SiC uređaja, visoki tržišni udio 6-inčnih SiC supstrata zadržat će se dugo vremena.
Proces supstrata silicij karbida je složen i težak za proizvodnju. Supstrat od silicij karbida je složeni poluvodički monokristalni materijal sastavljen od dva elementa: ugljika i silicija. Trenutačno industrija uglavnom koristi ugljični prah visoke čistoće i silicijski prah visoke čistoće kao sirovine za sintezu praha silicijevog karbida. Pod posebnim temperaturnim poljem, metoda zrelog fizičkog prijenosa pare (PVT metoda) koristi se za uzgoj silicijevog karbida različitih veličina u peći za rast kristala. Kristalni ingot se konačno obrađuje, reže, brusi, polira, čisti i obavlja druge višestruke procese za proizvodnju supstrata od silicij karbida.
Vrijeme objave: 22. svibnja 2024