Pirmosios kartos puslaidininkines medžiagas atstovauja tradicinis silicis (Si) ir germanis (Ge), kurie yra integrinių grandynų gamybos pagrindas. Jie plačiai naudojami žemos įtampos, žemo dažnio ir mažos galios tranzistoriuose ir detektoriuose. Daugiau nei 90 % puslaidininkinių gaminių yra pagaminti iš silicio pagrindo medžiagų;
Antrosios kartos puslaidininkines medžiagas sudaro galio arsenidas (GaAs), indžio fosfidas (InP) ir galio fosfidas (GaP). Palyginti su silicio pagrindu pagamintais prietaisais, jie turi aukšto dažnio ir didelės spartos optoelektronines savybes ir yra plačiai naudojami optoelektronikos ir mikroelektronikos srityse. ;
Trečiosios kartos puslaidininkines medžiagas sudaro naujos medžiagos, tokios kaip silicio karbidas (SiC), galio nitridas (GaN), cinko oksidas (ZnO), deimantas (C) ir aliuminio nitridas (AlN).
Silicio karbidasyra svarbi pagrindinė medžiaga trečios kartos puslaidininkių pramonei plėtoti. Silicio karbido galios įrenginiai gali veiksmingai patenkinti didelio efektyvumo, miniatiūrizavimo ir lengvumo reikalavimus galios elektroninėms sistemoms, pasižymintys puikiu atsparumu aukštai įtampai, atsparumu aukštai temperatūrai, mažais nuostoliais ir kitomis savybėmis.
Dėl puikių fizinių savybių: didelio juostos tarpo (atitinkančio didelį suskaidymo elektrinį lauką ir didelį galios tankį), didelio elektros laidumo ir didelio šilumos laidumo, tikimasi, kad ateityje ji taps plačiausiai naudojama pagrindine medžiaga puslaidininkiniams lustams gaminti. . Ypač naujų energijos transporto priemonių, fotovoltinės energijos gamybos, geležinkelio tranzito, išmaniųjų tinklų ir kitose srityse jis turi akivaizdžių pranašumų.
SiC gamybos procesas yra padalintas į tris pagrindinius etapus: SiC monokristalų augimą, epitaksinio sluoksnio augimą ir prietaisų gamybą, kurie atitinka keturias pagrindines pramonės grandinės grandis:substratas, epitaksija, įrenginiai ir moduliai.
Pagrindinis substratų gamybos metodas pirmiausia naudoja fizinį garų sublimacijos metodą, kad sublimuotų miltelius aukštos temperatūros vakuuminėje aplinkoje ir augintų silicio karbido kristalus ant sėklinio kristalo paviršiaus, valdant temperatūros lauką. Naudojant silicio karbido plokštelę kaip substratą, cheminis garų nusodinimas naudojamas vieno kristalo sluoksniui nusodinti ant plokštelės, kad susidarytų epitaksinė plokštelė. Tarp jų, silicio karbido epitaksinio sluoksnio auginimas ant laidžiojo silicio karbido pagrindo gali būti paverčiamas galios įrenginiais, kurie daugiausia naudojami elektrinėse transporto priemonėse, fotovoltikoje ir kitose srityse; auginant galio nitrido epitaksinį sluoksnį ant pusiau izoliuojančiossilicio karbido substratasgali būti toliau gaminami radijo dažnio įrenginiai, naudojami 5G komunikacijose ir kitose srityse.
Šiuo metu silicio karbido substratai turi aukščiausius techninius barjerus silicio karbido pramonės grandinėje, o silicio karbido substratus gaminti yra sunkiausia.
SiC gamybos kliūtis nebuvo visiškai išspręsta, o žaliavos kristalų stulpų kokybė yra nestabili ir kyla išeigos problema, dėl kurios SiC prietaisai brangsta. Kad silicio medžiaga išaugtų į krištolinį strypą, vidutiniškai užtrunka tik 3 dienas, o silicio karbido krištolinis strypas užtrunka savaitę. Bendras silicio kristalo strypas gali užaugti 200 cm ilgio, o silicio karbido kristalinis strypas gali užaugti tik 2 cm ilgio. Be to, pats SiC yra kieta ir trapi medžiaga, o naudojant tradicinį mechaninį pjovimo plokštelių pjaustymą, iš jo pagamintų plokštelių kraštai gali nuskilti, o tai turi įtakos gaminio išeigai ir patikimumui. SiC substratai labai skiriasi nuo tradicinių silicio luitų, todėl reikia sukurti viską nuo įrangos, procesų, apdorojimo iki pjovimo, kad būtų galima apdoroti silicio karbidą.
Silicio karbido pramonės grandinė daugiausia suskirstyta į keturias pagrindines grandis: substratą, epitaksiją, įrenginius ir programas. Pagrindo medžiagos yra pramonės grandinės pagrindas, epitaksinės medžiagos yra prietaisų gamybos pagrindas, prietaisai yra pramonės grandinės šerdis, o programos yra pramonės plėtros varomoji jėga. Tiekėjų pramonė naudoja žaliavas substrato medžiagoms gaminti taikant fizinius garų sublimacijos metodus ir kitus metodus, o tada naudoja cheminius garų nusodinimo metodus ir kitus metodus epitaksinėms medžiagoms auginti. Vidurio pramonė naudoja medžiagas, skirtas radijo dažnio įrenginiams, maitinimo įtaisams ir kitiems įrenginiams gaminti, kurie galiausiai naudojami 5G ryšiui. , elektrinės transporto priemonės, geležinkelių tranzitas ir tt Tarp jų substratas ir epitaksija sudaro 60 % pramonės grandinės sąnaudų ir yra pagrindinė pramonės grandinės vertė.
SiC substratas: SiC kristalai paprastai gaminami naudojant Lely metodą. Tarptautiniai pagrindiniai produktai pereina nuo 4 colių į 6 colius, taip pat buvo sukurti 8 colių laidūs substrato gaminiai. Buitiniai substratai daugiausia yra 4 colių. Kadangi esamos 6 colių silicio plokštelių gamybos linijos gali būti atnaujintos ir transformuojamos gaminant SiC įrenginius, didelė 6 colių SiC substratų rinkos dalis išliks ilgą laiką.
Silicio karbido substrato procesas yra sudėtingas ir sunkiai gaminamas. Silicio karbido substratas yra sudėtinė puslaidininkinė monokristalinė medžiaga, sudaryta iš dviejų elementų: anglies ir silicio. Šiuo metu pramonė daugiausia naudoja didelio grynumo anglies miltelius ir didelio grynumo silicio miltelius kaip žaliavas silicio karbido milteliams sintetinti. Specialiame temperatūros lauke brandžių fizinių garų perdavimo metodas (PVT metodas) naudojamas įvairių dydžių silicio karbidui auginti kristalų auginimo krosnyje. Kristalinis luitas galiausiai apdorojamas, supjaustomas, šlifuojamas, poliruojamas, valomas ir kitais keliais procesais, kad būtų pagamintas silicio karbido substratas.
Paskelbimo laikas: 2024-05-22