Bahan semikonduktor generasi pertama diwakili oleh silikon tradisional (Si) dan germanium (Ge), yang merupakan dasar pembuatan sirkuit terpadu. Mereka banyak digunakan pada transistor dan detektor tegangan rendah, frekuensi rendah, dan daya rendah. Lebih dari 90% produk semikonduktor terbuat dari bahan berbasis silikon;
Bahan semikonduktor generasi kedua diwakili oleh gallium arsenide (GaAs), indium fosfida (InP) dan gallium fosfida (GaP). Dibandingkan dengan perangkat berbasis silikon, perangkat ini memiliki sifat optoelektronik frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi serta banyak digunakan di bidang optoelektronik dan mikroelektronika. ;
Bahan semikonduktor generasi ketiga diwakili oleh bahan baru seperti silikon karbida (SiC), galium nitrida (GaN), seng oksida (ZnO), intan (C), dan aluminium nitrida (AlN).
Silikon karbidamerupakan bahan dasar penting bagi pengembangan industri semikonduktor generasi ketiga. Perangkat daya silikon karbida dapat secara efektif memenuhi persyaratan efisiensi tinggi, miniaturisasi, dan ringan dari sistem elektronika daya dengan ketahanan tegangan tinggi yang sangat baik, ketahanan suhu tinggi, kehilangan rendah, dan sifat lainnya.
Karena sifat fisiknya yang unggul: celah pita yang tinggi (sesuai dengan medan listrik tembus yang tinggi dan kepadatan daya yang tinggi), konduktivitas listrik yang tinggi, dan konduktivitas termal yang tinggi, bahan ini diharapkan menjadi bahan dasar yang paling banyak digunakan untuk pembuatan chip semikonduktor di masa depan. . Terutama di bidang kendaraan energi baru, pembangkit listrik fotovoltaik, angkutan kereta api, jaringan pintar dan bidang lainnya, hal ini memiliki keunggulan yang jelas.
Proses produksi SiC dibagi menjadi tiga langkah utama: pertumbuhan kristal tunggal SiC, pertumbuhan lapisan epitaksi, dan pembuatan perangkat, yang sesuai dengan empat mata rantai utama rantai industri:substrat, epitaksi, perangkat dan modul.
Metode utama pembuatan substrat pertama-tama menggunakan metode sublimasi uap fisik untuk menyublimkan bubuk dalam lingkungan vakum suhu tinggi, dan menumbuhkan kristal silikon karbida pada permukaan kristal benih melalui kontrol bidang suhu. Menggunakan wafer silikon karbida sebagai substrat, deposisi uap kimia digunakan untuk mengendapkan lapisan kristal tunggal pada wafer untuk membentuk wafer epitaksi. Diantaranya, menumbuhkan lapisan epitaksi silikon karbida pada substrat silikon karbida konduktif dapat dibuat menjadi perangkat listrik, yang terutama digunakan pada kendaraan listrik, fotovoltaik, dan bidang lainnya; menumbuhkan lapisan epitaksi galium nitrida pada semi-isolasisubstrat silikon karbidaselanjutnya dapat dibuat menjadi perangkat frekuensi radio, digunakan dalam komunikasi 5G dan bidang lainnya.
Saat ini, substrat silikon karbida memiliki hambatan teknis tertinggi dalam rantai industri silikon karbida, dan substrat silikon karbida adalah yang paling sulit diproduksi.
Kemacetan produksi SiC belum sepenuhnya teratasi, dan kualitas pilar kristal bahan baku tidak stabil serta terdapat masalah hasil, yang menyebabkan tingginya biaya perangkat SiC. Bahan silikon rata-rata hanya membutuhkan waktu 3 hari untuk tumbuh menjadi batang kristal, namun dibutuhkan waktu seminggu untuk batang kristal silikon karbida. Batang kristal silikon umum dapat tumbuh sepanjang 200cm, tetapi batang kristal silikon karbida hanya dapat tumbuh sepanjang 2cm. Selain itu, SiC sendiri merupakan bahan yang keras dan rapuh, dan wafer yang terbuat dari bahan tersebut rentan terhadap tepi terkelupas saat menggunakan pemotongan wafer pemotongan mekanis tradisional, sehingga mempengaruhi hasil dan keandalan produk. Substrat SiC sangat berbeda dari ingot silikon tradisional, dan segala sesuatu mulai dari peralatan, proses, pemrosesan hingga pemotongan perlu dikembangkan untuk menangani silikon karbida.
Rantai industri silikon karbida terutama dibagi menjadi empat mata rantai utama: substrat, epitaksi, perangkat, dan aplikasi. Bahan substrat adalah fondasi rantai industri, bahan epitaksi adalah kunci pembuatan perangkat, perangkat adalah inti rantai industri, dan aplikasi adalah kekuatan pendorong pengembangan industri. Industri hulu menggunakan bahan mentah untuk membuat bahan substrat melalui metode sublimasi uap fisik dan metode lainnya, kemudian menggunakan metode pengendapan uap kimia dan metode lain untuk menumbuhkan bahan epitaksi. Industri menengah menggunakan material hulu untuk membuat perangkat frekuensi radio, perangkat listrik, dan perangkat lainnya, yang pada akhirnya digunakan dalam komunikasi hilir 5G. , kendaraan listrik, angkutan kereta api, dll. Diantaranya, substrat dan epitaksi menyumbang 60% dari biaya rantai industri dan merupakan nilai utama rantai industri.
Substrat SiC: Kristal SiC biasanya diproduksi menggunakan metode Lely. Produk arus utama internasional beralih dari 4 inci ke 6 inci, dan produk substrat konduktif 8 inci telah dikembangkan. Substrat domestik sebagian besar berukuran 4 inci. Karena lini produksi wafer silikon 6 inci yang ada dapat ditingkatkan dan diubah untuk memproduksi perangkat SiC, pangsa pasar yang tinggi dari substrat SiC 6 inci akan dipertahankan untuk waktu yang lama.
Proses substrat silikon karbida rumit dan sulit diproduksi. Substrat silikon karbida adalah senyawa bahan kristal tunggal semikonduktor yang terdiri dari dua unsur: karbon dan silikon. Saat ini, industri ini terutama menggunakan bubuk karbon dengan kemurnian tinggi dan bubuk silikon dengan kemurnian tinggi sebagai bahan baku untuk mensintesis bubuk silikon karbida. Di bawah bidang suhu khusus, metode transmisi uap fisik matang (metode PVT) digunakan untuk menumbuhkan silikon karbida dengan ukuran berbeda dalam tungku pertumbuhan kristal. Ingot kristal akhirnya diproses, dipotong, digiling, dipoles, dibersihkan, dan berbagai proses lainnya untuk menghasilkan substrat silikon karbida.
Waktu posting: 22 Mei-2024