L-ewwel ġenerazzjoni ta 'materjali semikondutturi hija rappreżentata minn silikon tradizzjonali (Si) u ġermanju (Ge), li huma l-bażi għall-manifattura ta' ċirkwiti integrati. Jintużaw ħafna f'transisters u detectors ta 'vultaġġ baxx, frekwenza baxxa u qawwa baxxa. Aktar minn 90% tal-prodotti semikondutturi huma Magħmula minn materjali bbażati fuq is-silikon;
Il-materjali semikondutturi tat-tieni ġenerazzjoni huma rappreżentati minn gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP) u gallium phosphide (GaP). Meta mqabbla ma 'apparat ibbażat fuq is-silikon, għandhom proprjetajiet optoelettroniċi ta' frekwenza għolja u ta 'veloċità għolja u jintużaw ħafna fl-oqsma tal-optoelettronika u l-mikroelettronika. ;
It-tielet ġenerazzjoni ta 'materjali semikondutturi hija rappreżentata minn materjali emerġenti bħal karbur tas-silikon (SiC), nitrur tal-gallju (GaN), ossidu taż-żingu (ZnO), djamant (C) u nitrur tal-aluminju (AlN).
Karbur tas-silikonhuwa materjal bażiku importanti għall-iżvilupp tal-industrija tas-semikondutturi tat-tielet ġenerazzjoni. L-apparati tal-qawwa tal-karbur tas-silikon jistgħu jissodisfaw b'mod effettiv ir-rekwiżiti ta 'effiċjenza għolja, minjaturizzazzjoni u ħfief tas-sistemi elettroniċi tal-enerġija bir-reżistenza eċċellenti ta' vultaġġ għoli, reżistenza għat-temperatura għolja, telf baxx u proprjetajiet oħra.
Minħabba l-proprjetajiet fiżiċi superjuri tiegħu: medda għolja ta 'faxxa (li tikkorrispondi għal kamp elettriku ta' tqassim għoli u densità ta 'enerġija għolja), konduttività elettrika għolja, u konduttività termali għolja, huwa mistenni li jsir l-aktar materjal bażiku użat biex isiru ċipep semikondutturi fil-futur . Speċjalment fl-oqsma ta 'vetturi ta' enerġija ġodda, ġenerazzjoni ta 'enerġija fotovoltajka, transitu ferrovjarju, grids intelliġenti u oqsma oħra, għandha vantaġġi ovvji.
Il-proċess ta 'produzzjoni tas-SiC huwa maqsum fi tliet passi ewlenin: tkabbir ta' kristall wieħed SiC, tkabbir ta 'saff epitassjali u manifattura ta' apparat, li jikkorrispondu għall-erba 'ħoloq ewlenin tal-katina industrijali:sottostrat, epitassija, apparati u moduli.
Il-metodu mainstream ta 'sottostrati tal-manifattura l-ewwel juża l-metodu tas-sublimazzjoni tal-fwar fiżiku biex jissublimaw it-trab f'ambjent ta' vakwu b'temperatura għolja, u jkabbru kristalli tal-karbur tas-silikon fuq il-wiċċ tal-kristall taż-żerriegħa permezz tal-kontroll ta 'kamp tat-temperatura. Bl-użu ta 'wejfer tal-karbur tas-silikon bħala sottostrat, id-depożizzjoni kimika tal-fwar tintuża biex tiddepożita saff ta' kristall wieħed fuq il-wejfer biex tifforma wejfer epitassjali. Fosthom, it-tkabbir ta 'saff epitassjali tal-karbur tas-silikon fuq sottostrat tal-karbur tas-silikon konduttiv jista' jsir f'apparati tal-enerġija, li jintużaw prinċipalment f'vetturi elettriċi, fotovoltajċi u oqsma oħra; tkabbir ta 'saff epitassjali ta' nitrur tal-gallju fuq semi-insulazzjonisottostrat tal-karbur tas-silikonjistgħu jsiru aktar f'apparati ta 'frekwenza tar-radju, użati fil-komunikazzjonijiet 5G u oqsma oħra.
Għalissa, is-sottostrati tal-karbur tas-silikon għandhom l-ogħla ostakli tekniċi fil-katina tal-industrija tal-karbur tas-silikon, u s-sottostrati tal-karbur tas-silikon huma l-aktar diffiċli biex jiġu prodotti.
Il-konġestjoni tal-produzzjoni tas-SiC ma ġietx solvuta kompletament, u l-kwalità tal-pilastri tal-kristall tal-materja prima hija instabbli u hemm problema ta 'rendiment, li twassal għall-ispiża għolja tal-apparat tas-SiC. Huwa jieħu biss medja ta '3 ijiem biex il-materjal tas-silikon jikber f'virga tal-kristall, iżda tieħu ġimgħa għal virga tal-kristall tal-karbur tas-silikon. Virga ġenerali tal-kristall tas-silikon tista 'tikber 200cm twila, iżda virga tal-kristall tal-karbur tas-silikon tista' tikber biss 2cm twila. Barra minn hekk, SiC innifsu huwa materjal iebes u fraġli, u wejfers magħmulin minnu huma suxxettibbli għat-tixlif tat-tarf meta tuża dicing tal-wejfer tat-tqattigħ mekkaniku tradizzjonali, li jaffettwa r-rendiment u l-affidabbiltà tal-prodott. Is-sottostrati tas-SiC huma differenti ħafna minn ingotti tas-silikon tradizzjonali, u kollox minn tagħmir, proċessi, ipproċessar sa qtugħ jeħtieġ li jiġi żviluppat biex jimmaniġġja l-karbur tas-silikon.
Il-katina tal-industrija tal-karbur tas-silikon hija prinċipalment maqsuma f'erba 'rabtiet ewlenin: sottostrat, epitassi, apparat u applikazzjonijiet. Materjali tas-sottostrat huma l-pedament tal-katina tal-industrija, materjali epitassjali huma ċ-ċavetta għall-manifattura tal-apparat, l-apparati huma l-qalba tal-katina tal-industrija, u l-applikazzjonijiet huma l-forza li tmexxi l-iżvilupp industrijali. L-industrija upstream tuża materja prima biex tagħmel materjali ta 'sottostrat permezz ta' metodi ta 'sublimazzjoni tal-fwar fiżiku u metodi oħra, u mbagħad tuża metodi ta' depożizzjoni ta 'fwar kimiku u metodi oħra biex tikber materjali epitassjali. L-industrija midstream tuża materjali upstream biex tagħmel apparati ta 'frekwenza tar-radju, apparati tal-enerġija u apparati oħra, li fl-aħħar mill-aħħar jintużaw f'komunikazzjonijiet 5G downstream. , vetturi elettriċi, transitu ferrovjarju, eċċ. Fost dawn, is-sottostrat u l-epitassija jammontaw għal 60% tal-ispiża tal-katina tal-industrija u huma l-valur ewlieni tal-katina tal-industrija.
Substrat tas-SiC: Il-kristalli tas-SiC huma ġeneralment manifatturati bl-użu tal-metodu Lely. Prodotti internazzjonali mainstream qed jgħaddu minn 4 pulzieri għal 6 pulzieri, u prodotti ta 'sottostrat konduttiv ta' 8 pulzieri ġew żviluppati. Substrati domestiċi huma prinċipalment 4 pulzieri. Peress li l-linji eżistenti ta 'produzzjoni tal-wejfer tas-silikon ta' 6 pulzieri jistgħu jiġu aġġornati u trasformati biex jipproduċu apparati SiC, is-sehem għoli tas-suq ta 'sottostrati SiC ta' 6 pulzieri se jinżamm għal żmien twil.
Il-proċess tas-sottostrat tal-karbur tas-silikon huwa kumpless u diffiċli biex jiġi prodott. Is-sottostrat tal-karbur tas-silikon huwa materjal ta 'kristall wieħed semikonduttur kompost magħmul minn żewġ elementi: karbonju u silikon. Fil-preżent, l-industrija prinċipalment tuża trab tal-karbonju ta 'purità għolja u trab tas-silikon ta' purità għolja bħala materja prima biex jissintetizza trab tal-karbur tas-silikon. Taħt qasam ta 'temperatura speċjali, il-metodu tat-trażmissjoni tal-fwar fiżiku matur (metodu PVT) jintuża biex jikber karbur tas-silikon ta' daqsijiet differenti f'forn tat-tkabbir tal-kristall. L-ingott tal-kristall huwa finalment ipproċessat, maqtugħ, mitħun, illustrat, imnaddaf u proċessi multipli oħra biex jipproduċi sottostrat tal-karbur tas-silikon.
Ħin tal-post: Mejju-22-2024