Pirmās paaudzes pusvadītāju materiālus pārstāv tradicionālais silīcijs (Si) un germānija (Ge), kas ir integrālo shēmu ražošanas pamats. Tos plaši izmanto zemsprieguma, zemas frekvences un mazjaudas tranzistoros un detektoros. Vairāk nekā 90% pusvadītāju izstrādājumu ir izgatavoti no materiāliem uz silīcija bāzes;
Otrās paaudzes pusvadītāju materiālus pārstāv gallija arsenīds (GaAs), indija fosfīds (InP) un gallija fosfīds (GaP). Salīdzinājumā ar ierīcēm, kuru pamatā ir silīcijs, tām piemīt augstfrekvences un ātrgaitas optoelektroniskās īpašības, un tās tiek plaši izmantotas optoelektronikas un mikroelektronikas jomās. ;
Trešās paaudzes pusvadītāju materiālus pārstāv tādi jauni materiāli kā silīcija karbīds (SiC), gallija nitrīds (GaN), cinka oksīds (ZnO), dimants (C) un alumīnija nitrīds (AlN).
Silīcija karbīdsir nozīmīgs pamatmateriāls trešās paaudzes pusvadītāju nozares attīstībai. Silīcija karbīda barošanas ierīces var efektīvi izpildīt augstas efektivitātes, miniaturizācijas un vieglās jaudas elektronisko sistēmu prasības ar izcilu augstsprieguma pretestību, augstu temperatūras izturību, zemu zudumu un citām īpašībām.
Tā izcilo fizikālo īpašību dēļ: liela frekvenču joslas sprauga (atbilst lielam sadalīšanās elektriskajam laukam un lielam jaudas blīvumam), augsta elektrovadītspēja un augsta siltumvadītspēja, paredzams, ka nākotnē tas kļūs par visplašāk izmantoto pamatmateriālu pusvadītāju mikroshēmu izgatavošanai. . Īpaši jaunu enerģijas transportlīdzekļu, fotoelementu enerģijas ražošanas, dzelzceļa tranzīta, viedo tīklu un citās jomās tam ir acīmredzamas priekšrocības.
SiC ražošanas process ir sadalīts trīs galvenajos posmos: SiC monokristālu audzēšana, epitaksiālā slāņa augšana un ierīču ražošana, kas atbilst četriem galvenajiem rūpnieciskās ķēdes posmiem:substrāts, epitaksija, ierīces un moduļi.
Pamatplūsmas substrātu ražošanas metode vispirms izmanto fizikālo tvaiku sublimācijas metodi, lai sublimētu pulveri augstas temperatūras vakuuma vidē un audzētu silīcija karbīda kristālus uz sēklu kristāla virsmas, kontrolējot temperatūras lauku. Izmantojot silīcija karbīda plāksni kā substrātu, ķīmisko tvaiku pārklāšanu izmanto, lai uz vafeles uzklātu monokristāla slāni, veidojot epitaksiālu plāksni. Tostarp silīcija karbīda epitaksiālā slāņa audzēšana uz vadoša silīcija karbīda substrāta var tikt izgatavota par barošanas ierīcēm, kuras galvenokārt izmanto elektriskajos transportlīdzekļos, fotoelementu un citās jomās; audzējot gallija nitrīda epitaksiālo slāni uz daļēji izolācijassilīcija karbīda substrātsvar tālāk pārveidot par radiofrekvenču ierīcēm, ko izmanto 5G sakaros un citās jomās.
Pagaidām silīcija karbīda substrātiem ir visaugstākās tehniskās barjeras silīcija karbīda rūpniecības ķēdē, un silīcija karbīda substrātus ir visgrūtāk ražot.
SiC ražošanas sašaurinājums nav pilnībā atrisināts, un izejmateriāla kristāla balstu kvalitāte ir nestabila, un pastāv ražas problēma, kas izraisa SiC ierīču augstās izmaksas. Vidēji nepieciešamas tikai 3 dienas, lai silīcija materiāls izaugtu par kristāla stienīti, bet silīcija karbīda kristāla stienim ir nepieciešama nedēļa. Vispārējs silīcija kristāla stienis var izaugt 200 cm garš, bet silīcija karbīda kristāla stienis var izaugt tikai 2 cm garš. Turklāt pats SiC ir ciets un trausls materiāls, un no tā izgatavotās vafeles, izmantojot tradicionālo mehānisko griešanas vafeļu sagriešanu kubiņos, ir pakļautas malu šķelšanai, kas ietekmē produkta ražību un uzticamību. SiC substrāti ļoti atšķiras no tradicionālajiem silīcija lietņiem, un viss, sākot no iekārtām, procesiem, apstrādes līdz griešanai, ir jāizstrādā, lai apstrādātu silīcija karbīdu.
Silīcija karbīda rūpniecības ķēde galvenokārt ir sadalīta četrās galvenajās saitēs: substrāts, epitaksija, ierīces un lietojumi. Pamatnes materiāli ir nozares ķēdes pamats, epitaksiālie materiāli ir ierīču ražošanas atslēga, ierīces ir nozares ķēdes kodols, un lietojumi ir rūpniecības attīstības virzītājspēks. Augšējā rūpniecība izmanto izejvielas, lai izgatavotu substrāta materiālus, izmantojot fiziskas tvaiku sublimācijas metodes un citas metodes, un pēc tam izmanto ķīmiskās tvaiku pārklāšanas metodes un citas metodes, lai audzētu epitaksiālos materiālus. Vidējā nozare izmanto augšupējos materiālus, lai izgatavotu radiofrekvences ierīces, barošanas ierīces un citas ierīces, kuras galu galā izmanto pakārtotajos 5G sakaros. , elektriskie transportlīdzekļi, dzelzceļa tranzīts utt. Starp tiem substrāts un epitaksija veido 60% no nozares ķēdes izmaksām un ir galvenā nozares ķēdes vērtība.
SiC substrāts: SiC kristālus parasti ražo, izmantojot Lely metodi. Starptautiskie plašie produkti tiek pāriet no 4 collām uz 6 collām, un ir izstrādāti 8 collu vadoši substrāta izstrādājumi. Iekšzemes substrāti galvenokārt ir 4 collas. Tā kā esošās 6 collu silīcija vafeļu ražošanas līnijas var modernizēt un pārveidot, lai ražotu SiC ierīces, 6 collu SiC substrātu lielā tirgus daļa tiks saglabāta ilgu laiku.
Silīcija karbīda substrāta process ir sarežģīts un grūti ražojams. Silīcija karbīda substrāts ir salikts pusvadītāju monokristālu materiāls, kas sastāv no diviem elementiem: oglekļa un silīcija. Pašlaik nozare galvenokārt izmanto augstas tīrības pakāpes oglekļa pulveri un augstas tīrības pakāpes silīcija pulveri kā izejvielas silīcija karbīda pulvera sintezēšanai. Īpašā temperatūras laukā nobriedušu fizisko tvaiku pārvades metodi (PVT metodi) izmanto, lai audzētu dažāda izmēra silīcija karbīdu kristāla augšanas krāsnī. Kristāla stieņu beidzot apstrādā, sagriež, slīpē, pulē, notīra un citos vairākos procesos, lai iegūtu silīcija karbīda substrātu.
Ievietošanas laiks: 22.05.2024