Bahan semikonduktor generasi pertama diwakili oleh silikon tradisional (Si) dan germanium (Ge), yang merupakan asas untuk pembuatan litar bersepadu. Ia digunakan secara meluas dalam transistor dan pengesan voltan rendah, frekuensi rendah dan kuasa rendah. Lebih daripada 90% produk semikonduktor Diperbuat daripada bahan berasaskan silikon;
Bahan semikonduktor generasi kedua diwakili oleh gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP) dan gallium phosphide (GaP). Berbanding dengan peranti berasaskan silikon, ia mempunyai ciri optoelektronik frekuensi tinggi dan berkelajuan tinggi dan digunakan secara meluas dalam bidang optoelektronik dan mikroelektronik. ;
Bahan semikonduktor generasi ketiga diwakili oleh bahan baru muncul seperti silikon karbida (SiC), galium nitrida (GaN), zink oksida (ZnO), berlian (C), dan aluminium nitrida (AlN).
Silikon karbidamerupakan bahan asas yang penting untuk pembangunan industri semikonduktor generasi ketiga. Peranti kuasa silikon karbida boleh memenuhi kecekapan tinggi, pengecilan dan keperluan ringan sistem elektronik kuasa dengan rintangan voltan tinggi yang sangat baik, rintangan suhu tinggi, kehilangan rendah dan sifat lain.
Kerana sifat fizikalnya yang unggul: jurang jalur yang tinggi (bersamaan dengan medan elektrik pecahan tinggi dan ketumpatan kuasa tinggi), kekonduksian elektrik yang tinggi, dan kekonduksian terma yang tinggi, ia dijangka menjadi bahan asas yang paling banyak digunakan untuk membuat cip semikonduktor pada masa hadapan . Terutamanya dalam bidang kenderaan tenaga baharu, penjanaan kuasa fotovoltaik, transit rel, grid pintar dan bidang lain, ia mempunyai kelebihan yang jelas.
Proses pengeluaran SiC dibahagikan kepada tiga langkah utama: pertumbuhan kristal tunggal SiC, pertumbuhan lapisan epitaxial dan pembuatan peranti, yang sepadan dengan empat pautan utama rantaian industri:substrat, epitaksi, peranti dan modul.
Kaedah utama pembuatan substrat menggunakan kaedah pemejalwapan wap fizikal untuk menyublimkan serbuk dalam persekitaran vakum suhu tinggi, dan mengembangkan kristal karbida silikon pada permukaan kristal benih melalui kawalan medan suhu. Menggunakan wafer silikon karbida sebagai substrat, pemendapan wap kimia digunakan untuk mendepositkan lapisan kristal tunggal pada wafer untuk membentuk wafer epitaxial. Antaranya, menumbuhkan lapisan epitaxial silikon karbida pada substrat silikon karbida konduktif boleh dijadikan peranti kuasa, yang digunakan terutamanya dalam kenderaan elektrik, fotovoltaik dan medan lain; menumbuhkan lapisan epitaxial galium nitrida pada separa penebatsubstrat silikon karbidaseterusnya boleh dijadikan peranti frekuensi radio, digunakan dalam komunikasi 5G dan bidang lain.
Buat masa ini, substrat silikon karbida mempunyai halangan teknikal tertinggi dalam rantaian industri silikon karbida, dan substrat silikon karbida adalah yang paling sukar untuk dihasilkan.
Kesesakan pengeluaran SiC belum diselesaikan sepenuhnya, dan kualiti tiang kristal bahan mentah tidak stabil dan terdapat masalah hasil, yang membawa kepada kos tinggi peranti SiC. Ia hanya mengambil masa purata 3 hari untuk bahan silikon berkembang menjadi rod kristal, tetapi ia mengambil masa seminggu untuk rod kristal silikon karbida. Batang kristal silikon am boleh tumbuh 200cm panjang, tetapi rod kristal silikon karbida hanya boleh tumbuh 2cm panjang. Selain itu, SiC sendiri adalah bahan yang keras dan rapuh, dan wafer yang diperbuat daripadanya terdedah kepada kerepek tepi apabila menggunakan pemotongan dadu wafer pemotongan mekanikal tradisional, yang menjejaskan hasil dan kebolehpercayaan produk. Substrat SiC sangat berbeza daripada jongkong silikon tradisional, dan segala-galanya daripada peralatan, proses, pemprosesan hingga pemotongan perlu dibangunkan untuk mengendalikan silikon karbida.
Rantaian industri silikon karbida terbahagi terutamanya kepada empat pautan utama: substrat, epitaksi, peranti dan aplikasi. Bahan substrat adalah asas rantai industri, bahan epitaxial adalah kunci kepada pembuatan peranti, peranti adalah teras rantaian industri, dan aplikasi adalah penggerak untuk pembangunan industri. Industri huluan menggunakan bahan mentah untuk membuat bahan substrat melalui kaedah sublimasi wap fizikal dan kaedah lain, dan kemudian menggunakan kaedah pemendapan wap kimia dan kaedah lain untuk mengembangkan bahan epitaxial. Industri pertengahan menggunakan bahan huluan untuk membuat peranti frekuensi radio, peranti kuasa dan peranti lain, yang akhirnya digunakan dalam komunikasi 5G hiliran. , kenderaan elektrik, transit kereta api, dll. Antaranya, substrat dan epitaksi menyumbang 60% daripada kos rantaian industri dan merupakan nilai utama rantaian industri.
Substrat SiC: Kristal SiC biasanya dihasilkan menggunakan kaedah Lely. Produk arus perdana antarabangsa sedang beralih daripada 4 inci kepada 6 inci, dan produk substrat konduktif 8 inci telah dibangunkan. Substrat domestik terutamanya 4 inci. Memandangkan barisan pengeluaran wafer silikon 6 inci sedia ada boleh dinaik taraf dan diubah untuk menghasilkan peranti SiC, bahagian pasaran yang tinggi bagi substrat SiC 6 inci akan dikekalkan untuk masa yang lama.
Proses substrat silikon karbida adalah kompleks dan sukar untuk dihasilkan. Substrat silikon karbida adalah bahan kristal tunggal semikonduktor kompaun yang terdiri daripada dua unsur: karbon dan silikon. Pada masa ini, industri terutamanya menggunakan serbuk karbon ketulenan tinggi dan serbuk silikon ketulenan tinggi sebagai bahan mentah untuk mensintesis serbuk silikon karbida. Di bawah medan suhu khas, kaedah penghantaran wap fizikal matang (kaedah PVT) digunakan untuk mengembangkan silikon karbida dengan saiz yang berbeza dalam relau pertumbuhan kristal. Jongkong kristal akhirnya diproses, dipotong, dikisar, digilap, dibersihkan dan pelbagai proses lain untuk menghasilkan substrat silikon karbida.
Masa siaran: Mei-22-2024