A félvezető anyagok első generációját a hagyományos szilícium (Si) és germánium (Ge) képviseli, amelyek az integrált áramkör-gyártás alapját képezik. Széles körben használják alacsony feszültségű, alacsony frekvenciájú és kis teljesítményű tranzisztorokban és detektorokban. A félvezető termékek több mint 90%-a szilícium alapú anyagokból készül;
A második generációs félvezető anyagokat a gallium-arzenid (GaAs), az indium-foszfid (InP) és a gallium-foszfid (GaP) képviseli. A szilícium alapú eszközökhöz képest nagyfrekvenciás és nagysebességű optoelektronikai tulajdonságokkal rendelkeznek, és széles körben használják az optoelektronika és a mikroelektronika területén. ;
A félvezető anyagok harmadik generációját olyan feltörekvő anyagok képviselik, mint a szilícium-karbid (SiC), gallium-nitrid (GaN), cink-oxid (ZnO), gyémánt (C) és alumínium-nitrid (AlN).
Szilícium-karbida harmadik generációs félvezetőipar fejlődésének fontos alapanyaga. A szilícium-karbid erősáramú eszközök kiváló nagyfeszültség-ellenállásukkal, magas hőmérséklet-állóságukkal, kis veszteségükkel és egyéb tulajdonságaikkal hatékonyan képesek megfelelni a teljesítményelektronikai rendszerek nagy hatásfokának, miniatürizálásának és könnyű súlyának követelményeinek.
Kiváló fizikai tulajdonságai miatt: nagy sávszélesség (amely a nagy áttörési elektromos térnek és nagy teljesítménysűrűségnek felel meg), nagy elektromos vezetőképessége és nagy hővezető képessége miatt a jövőben várhatóan a félvezető chipek gyártásának legszélesebb körben használt alapanyagává válik. . Különösen az új energetikai járművek, a fotovoltaikus energiatermelés, a vasúti tranzit, az intelligens hálózatok és más területeken vannak nyilvánvaló előnyei.
A SiC gyártási folyamat három fő lépésre oszlik: SiC egykristály növesztés, epitaxiális réteg növekedés és eszközgyártás, amelyek megfelelnek az ipari lánc négy fő láncszemének:szubsztrát, epitaxia, eszközök és modulok.
A szubsztrátumgyártás főbb módszere először a fizikai gőzszublimációs módszert alkalmazza a por magas hőmérsékletű vákuumkörnyezetben történő szublimálására, és a szilícium-karbid kristályok termesztésére a magkristály felületén egy hőmérsékleti mező szabályozásával. Szubsztrátként szilícium-karbid ostyát használva kémiai gőzleválasztással egykristályréteget helyeznek fel az ostyára, így epitaxiális ostyát képeznek. Ezek közül a szilícium-karbid epitaxiális réteg vezetőképes szilícium-karbid szubsztrátumon történő termesztése erőgépekké alakítható, amelyeket főként elektromos járművekben, fotovoltaikában és más területeken használnak; félszigetelőre gallium-nitrid epitaxiális réteget növesztveszilícium-karbid hordozótovább alakíthatók rádiófrekvenciás eszközökké, amelyeket az 5G kommunikációban és más területeken használnak.
Egyelőre a szilícium-karbid hordozók rendelkeznek a legmagasabb műszaki akadályokkal a szilícium-karbid ipari láncban, és a szilícium-karbid hordozók előállítása a legnehezebb.
A SiC gyártási szűk keresztmetszete nem teljesen megoldott, a nyersanyag kristályoszlopok minősége instabil és hozamprobléma van, ami a SiC eszközök magas költségéhez vezet. Átlagosan 3 nap kell ahhoz, hogy a szilíciumanyag kristályrúddá nőjön, egy szilícium-karbid kristályrúdhoz viszont egy hét. Egy általános szilíciumkristály rúd 200 cm hosszúra nőhet, de egy szilícium-karbid kristályrúd csak 2 cm hosszúra nőhet. Sőt, a SiC maga is kemény és törékeny anyag, a belőle készült ostyák pedig hajlamosak a hagyományos mechanikus vágási szeletkockázásnál a peremrepedésre, ami befolyásolja a termék kihozatalát és megbízhatóságát. A SiC szubsztrátumok nagyon különböznek a hagyományos szilícium ingotoktól, és a berendezésektől, eljárásoktól, feldolgozástól a vágásig mindent fejleszteni kell a szilícium-karbid kezeléséhez.
A szilícium-karbid ipari lánc főként négy fő láncszemre oszlik: szubsztrátum, epitaxia, eszközök és alkalmazások. A szubsztrátum anyagok az ipari lánc alapját képezik, az epitaxiális anyagok a készülékgyártás kulcsát, az eszközök az ipari lánc magját, az alkalmazások pedig az ipari fejlődés hajtóerejét. Az upstream ipar nyersanyagokat használ fel a szubsztrátum anyagok előállításához fizikai gőzszublimációs módszerekkel és egyéb módszerekkel, majd kémiai gőzleválasztási módszereket és egyéb módszereket alkalmaz epitaxiális anyagok termesztésére. A középső ipar felsőbb szintű anyagokat használ rádiófrekvenciás eszközök, tápegységek és egyéb eszközök előállításához, amelyeket végső soron a downstream 5G kommunikációban használnak fel. , elektromos járművek, vasúti tranzit stb. Ezek közül a szubsztrátum és az epitaxia az ipari lánc költségeinek 60%-át teszi ki, és az ipari lánc fő értékét jelenti.
SiC szubsztrát: A SiC kristályokat általában a Lely módszerrel állítják elő. A nemzetközi mainstream termékek 4 hüvelykről 6 hüvelykre állnak át, és 8 hüvelykes vezetőképes hordozótermékeket fejlesztettek ki. A hazai szubsztrátumok főként 4 hüvelykesek. Mivel a meglévő 6 hüvelykes szilícium lapka gyártósorok korszerűsíthetők és átalakíthatók SiC eszközök gyártására, a 6 hüvelykes SiC szubsztrátok magas piaci részesedése hosszú ideig megmarad.
A szilícium-karbid szubsztrát eljárás bonyolult és nehezen előállítható. A szilícium-karbid szubsztrát egy összetett félvezető egykristály anyag, amely két elemből áll: szénből és szilíciumból. Jelenleg az ipar főként nagy tisztaságú szénport és nagy tisztaságú szilíciumport használ nyersanyagként a szilícium-karbid por szintetizálásához. Speciális hőmérsékleti mező alatt az érett fizikai gőzátviteli módszert (PVT-módszer) használják különböző méretű szilícium-karbid termesztésére kristálynövesztő kemencében. A kristálytuskót végül feldolgozzák, vágják, csiszolják, polírozzák, tisztítják és más többszörös eljárással szilícium-karbid szubsztrátumot állítanak elő.
Feladás időpontja: 2024. május 22