ສິ່ງກີດຂວາງທາງດ້ານເຕັກນິກຂອງຊິລິໂຄນຄາໄບ?

ການຜະລິດວັດສະດຸ semiconductor ທໍາອິດແມ່ນເປັນຕົວແທນໂດຍຊິລິໂຄນແບບດັ້ງເດີມ (Si) ແລະ germanium (Ge), ເຊິ່ງເປັນພື້ນຖານສໍາລັບການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານ. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຕ່ໍາແຮງດັນ, ຄວາມຖີ່ຕ່ໍາ, transistors ພະລັງງານຕ່ໍາແລະເຄື່ອງກວດຈັບ. ຫຼາຍກວ່າ 90% ຂອງຜະລິດຕະພັນ semiconductor ແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ຊິລິຄອນ;
ວັດສະດຸ semiconductor ລຸ້ນທີສອງແມ່ນເປັນຕົວແທນໂດຍ gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP) ແລະ gallium phosphide (GaP). ເມື່ອປຽບທຽບກັບອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ຊິລິໂຄນ, ພວກມັນມີຄຸນສົມບັດ optoelectronic ຄວາມຖີ່ແລະຄວາມໄວສູງແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດ optoelectronics ແລະ microelectronics. ;
ການຜະລິດທີ່ສາມຂອງວັດສະດຸ semiconductor ແມ່ນເປັນຕົວແທນໂດຍວັດສະດຸທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນເຊັ່ນ: silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), zinc oxide (ZnO), ເພັດ (C), ແລະອາລູມິນຽມ nitride (AlN).

ຊິລິໂຄນຄາໄບເປັນອຸປະກອນພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການພັດທະນາຂອງອຸດສາຫະກໍາ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມ. ອຸປະກອນພະລັງງານ Silicon carbide ສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການປະສິດທິພາບສູງ, miniaturization ແລະນ້ໍາຫນັກເບົາຂອງລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານດ້ວຍຄວາມຕ້ານທານແຮງດັນສູງທີ່ດີເລີດ, ການຕໍ່ຕ້ານອຸນຫະພູມສູງ, ການສູນເສຍຕ່ໍາແລະຄຸນສົມບັດອື່ນໆ.

ເນື່ອງຈາກຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບທີ່ເໜືອກວ່າຂອງມັນ: ຊ່ອງຫວ່າງຂອງແຖບສູງ (ທີ່ສອດຄ້ອງກັບສະຫນາມໄຟຟ້າທີ່ແຕກຫັກສູງແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ), ການນໍາໄຟຟ້າສູງ, ແລະການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ, ມັນຄາດວ່າຈະກາຍເປັນວັດສະດຸພື້ນຖານທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດສໍາລັບການເຮັດຊິບ semiconductor ໃນອະນາຄົດ. . ໂດຍ​ສະ​ເພາະ​ແມ່ນ​ໃນ​ຂົງ​ເຂດ​ຂອງ​ຍານ​ພາ​ຫະ​ນະ​ພະ​ລັງ​ງານ​ໃຫມ່​, ການ​ຜະ​ລິດ​ໄຟ​ຟ້າ photovoltaic​, ການ​ຂົນ​ສົ່ງ​ທາງ​ລົດ​ໄຟ​, ຕາ​ຂ່າຍ​ໄຟ smart ແລະ​ຂົງ​ເຂດ​ອື່ນໆ​, ມັນ​ມີ​ຄວາມ​ໄດ້​ປຽບ​ທີ່​ຈະ​ແຈ້ງ​.

ຂະບວນການຜະລິດ SiC ແບ່ງອອກເປັນສາມຂັ້ນຕອນຕົ້ນຕໍ: SiC ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ, ການຂະຫຍາຍຕົວຊັ້ນ epitaxial ແລະການຜະລິດອຸປະກອນ, ເຊິ່ງກົງກັບສີ່ເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ສໍາຄັນຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາ:ຊັ້ນໃຕ້ດິນ, epitaxy, ອຸປະກອນແລະໂມດູນ.

ວິທີການຕົ້ນຕໍໃນການຜະລິດ substrates ທໍາອິດໃຊ້ວິທີການ sublimation vapor ທາງດ້ານຮ່າງກາຍເພື່ອ sublimate ຝຸ່ນໃນສະພາບແວດລ້ອມສູນຍາກາດທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ, ແລະການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ silicon carbide ເທິງຫນ້າດິນຂອງໄປເຊຍກັນແກ່ນໂດຍຜ່ານການຄວບຄຸມຂອງພາກສະຫນາມອຸນຫະພູມ. ການນໍາໃຊ້ wafer silicon carbide ເປັນ substrate, vapor deposition ສານເຄມີຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຝາກຊັ້ນຂອງໄປເຊຍກັນດຽວໃນ wafer ເພື່ອສ້າງເປັນ wafer epitaxial. ໃນບັນດາພວກເຂົາ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນ epitaxial silicon carbide ເທິງ substrate silicon carbide conductive ສາມາດຜະລິດເປັນອຸປະກອນພະລັງງານ, ເຊິ່ງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, photovoltaics ແລະຂົງເຂດອື່ນໆ; ການຂະຫຍາຍຕົວຊັ້ນ epitaxial gallium nitride ໃນເຄິ່ງ insulatingຊັ້ນໃຕ້ດິນ silicon carbideສາມາດສ້າງເປັນອຸປະກອນຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ, ນຳໃຊ້ໃນການສື່ສານ 5G ແລະຂົງເຂດອື່ນໆ.

ສໍາລັບໃນປັດຈຸບັນ, substrates silicon carbide ມີອຸປະສັກດ້ານວິຊາການສູງສຸດໃນລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາ silicon carbide, ແລະ substrates silicon carbide ແມ່ນຍາກທີ່ສຸດທີ່ຈະຜະລິດ.

ຂໍ້ບົກຜ່ອງການຜະລິດຂອງ SiC ບໍ່ໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂຢ່າງສົມບູນ, ແລະຄຸນນະພາບຂອງເສົາຄ້ໍາຂອງວັດຖຸດິບແມ່ນບໍ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະມີບັນຫາຜົນຜະລິດ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຂອງອຸປະກອນ SiC. ມັນໃຊ້ເວລາສະເລ່ຍພຽງແຕ່ 3 ມື້ສໍາລັບວັດສະດຸຊິລິໂຄນທີ່ຈະເຕີບໂຕເປັນແກນໄປເຊຍກັນ, ແຕ່ມັນໃຊ້ເວລາຫນຶ່ງອາທິດສໍາລັບແກນຊິລິໂຄນຄາໄບໄປເຊຍກັນ. ທໍ່ໄປເຊຍກັນຊິລິໂຄນທົ່ວໄປສາມາດຍາວ 200 ຊຕມ, ແຕ່ rod ຊິລິໂຄນຄາໄບໄປເຊຍກັນສາມາດຍາວພຽງແຕ່ 2 ຊຕມ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, SiC ຕົວຂອງມັນເອງເປັນວັດສະດຸແຂງແລະ brittle, ແລະ wafers ທີ່ເຮັດຈາກມັນມີຄວາມສ່ຽງທີ່ຈະ chipping ແຂບໃນເວລາທີ່ການນໍາໃຊ້ dicing wafer ຕັດກົນຈັກແບບດັ້ງເດີມ, ເຊິ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຜົນຜະລິດຂອງຜະລິດຕະພັນແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖື. SiC substrates ແມ່ນແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍຈາກ ingots ຊິລິໂຄນແບບດັ້ງເດີມ, ແລະທຸກສິ່ງທຸກຢ່າງຈາກອຸປະກອນ, ຂະບວນການ, ການປຸງແຕ່ງເພື່ອການຕັດຕ້ອງໄດ້ຮັບການພັດທະນາເພື່ອຈັດການກັບ silicon carbide.

ລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາ silicon carbide ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນແບ່ງອອກເປັນສີ່ເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ສໍາຄັນ: substrate, epitaxy, ອຸປະກອນແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ. ວັດສະດຸຍ່ອຍແມ່ນພື້ນຖານຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາ, ວັດສະດຸ epitaxial ແມ່ນກຸນແຈສໍາລັບການຜະລິດອຸປະກອນ, ອຸປະກອນແມ່ນຫຼັກຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາ, ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແມ່ນກໍາລັງຂັບເຄື່ອນສໍາລັບການພັດທະນາອຸດສາຫະກໍາ. ອຸດສາຫະກໍາຕົ້ນນ້ໍາໃຊ້ວັດຖຸດິບເພື່ອເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸ substrate ຜ່ານວິທີການ sublimation vapor ທາງດ້ານຮ່າງກາຍແລະວິທີການອື່ນໆ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນນໍາໃຊ້ວິທີການ vapor deposition ສານເຄມີແລະວິທີການອື່ນໆທີ່ຈະປູກວັດຖຸ epitaxial. ອຸດສາຫະກໍາກາງນ້ໍາໃຊ້ວັດສະດຸຕົ້ນນ້ໍາເພື່ອເຮັດໃຫ້ອຸປະກອນຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ, ອຸປະກອນພະລັງງານແລະອຸປະກອນອື່ນໆ, ເຊິ່ງໃນທີ່ສຸດຖືກນໍາໃຊ້ໃນການສື່ສານ 5G ລຸ່ມນ້ໍາ. , ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ການຂົນສົ່ງທາງລົດໄຟ, ແລະອື່ນໆ, ໃນບັນດາພວກເຂົາ, substrate ແລະ epitaxy ກວມເອົາ 60% ຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາແລະເປັນມູນຄ່າຕົ້ນຕໍຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາ.

SiC substrate: ໄປເຊຍກັນ SiC ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຜະລິດໂດຍໃຊ້ວິທີການ Lely. ຜະລິດຕະພັນຕົ້ນຕໍລະຫວ່າງປະເທດກໍາລັງຫັນປ່ຽນຈາກ 4 ນິ້ວເປັນ 6 ນິ້ວ, ແລະຜະລິດຕະພັນ substrate conductive 8 ນິ້ວໄດ້ຖືກພັດທະນາ. substrates ພາຍໃນປະເທດສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ 4 ນິ້ວ. ນັບຕັ້ງແຕ່ສາຍການຜະລິດຊິລິໂຄນ wafer 6 ນິ້ວທີ່ມີຢູ່ແລ້ວສາມາດຍົກລະດັບແລະຫັນໄປສູ່ການຜະລິດອຸປະກອນ SiC, ສ່ວນແບ່ງຕະຫຼາດສູງຂອງ substrates SiC 6 ນິ້ວຈະຖືກຮັກສາໄວ້ເປັນເວລາດົນນານ.

ຂະບວນການ substrate silicon carbide ແມ່ນສະລັບສັບຊ້ອນແລະຍາກທີ່ຈະຜະລິດ. substrate Silicon carbide ເປັນສານປະສົມ semiconductor ດຽວໄປເຊຍກັນປະກອບດ້ວຍສອງອົງປະກອບ: ຄາບອນແລະຊິລິຄອນ. ໃນປັດຈຸບັນ, ອຸດສາຫະກໍາສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ຝຸ່ນຄາບອນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງແລະຝຸ່ນຊິລິຄອນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງເປັນວັດຖຸດິບເພື່ອສັງເຄາະຜົງຊິລິຄອນຄາໄບ. ພາຍໃຕ້ສະຫນາມອຸນຫະພູມພິເສດ, ວິທີການສົ່ງ vapor ທາງກາຍຍະພາບແກ່ (ວິທີການ PVT) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອການຂະຫຍາຍຕົວ silicon carbide ຂະຫນາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນ furnace ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ. ສຸດທ້າຍ ingot ໄປເຊຍກັນໄດ້ຖືກປຸງແຕ່ງ, ຕັດ, ດິນ, ຂັດ, ເຮັດຄວາມສະອາດແລະຂະບວນການອື່ນໆທີ່ຫຼາກຫຼາຍເພື່ອຜະລິດ substrate silicon carbide.