Prvú generáciu polovodičových materiálov predstavuje tradičný kremík (Si) a germánium (Ge), ktoré sú základom výroby integrovaných obvodov. Sú široko používané v nízkonapäťových, nízkofrekvenčných a nízkovýkonových tranzistoroch a detektoroch. Viac ako 90 % polovodičových produktov je vyrobených z materiálov na báze kremíka;
Polovodičové materiály druhej generácie predstavujú arzenid gália (GaAs), fosfid india (InP) a fosfid gália (GaP). V porovnaní so zariadeniami na báze kremíka majú vysokofrekvenčné a vysokorýchlostné optoelektronické vlastnosti a sú široko používané v oblasti optoelektroniky a mikroelektroniky. ;
Tretiu generáciu polovodičových materiálov predstavujú nové materiály ako karbid kremíka (SiC), nitrid gália (GaN), oxid zinočnatý (ZnO), diamant (C) a nitrid hliníka (AlN).
Karbid kremíkaje dôležitým základným materiálom pre rozvoj polovodičového priemyslu tretej generácie. Výkonové zariadenia z karbidu kremíka môžu efektívne spĺňať požiadavky na vysokú účinnosť, miniaturizáciu a nízku hmotnosť výkonových elektronických systémov s ich vynikajúcou odolnosťou voči vysokému napätiu, vysokou teplotnou odolnosťou, nízkymi stratami a ďalšími vlastnosťami.
Očakáva sa, že vďaka svojim vynikajúcim fyzikálnym vlastnostiam: veľká medzera v pásme (zodpovedá vysokému prieraznému elektrickému poľu a vysokej hustote výkonu), vysokej elektrickej vodivosti a vysokej tepelnej vodivosti sa v budúcnosti stane najrozšírenejším základným materiálom na výrobu polovodičových čipov. . Najmä v oblasti nových energetických vozidiel, výroby fotovoltaickej energie, železničnej dopravy, inteligentných sietí a iných oblastí má zjavné výhody.
Výrobný proces SiC je rozdelený do troch hlavných krokov: rast monokryštálov SiC, rast epitaxnej vrstvy a výroba zariadenia, ktoré zodpovedajú štyrom hlavným článkom priemyselného reťazca:substrát, epitaxia, zariadenia a moduly.
Hlavný spôsob výroby substrátov najprv používa metódu fyzikálnej sublimácie parou na sublimáciu prášku vo vysokoteplotnom vákuovom prostredí a rast kryštálov karbidu kremíka na povrchu zárodočného kryštálu prostredníctvom kontroly teplotného poľa. Použitím plátku karbidu kremíka ako substrátu sa chemické nanášanie pár používa na nanesenie vrstvy monokryštálu na plátok, aby sa vytvoril epitaxný plátok. Medzi nimi možno pestovanie epitaxiálnej vrstvy karbidu kremíka na vodivom substráte karbidu kremíka premeniť na energetické zariadenia, ktoré sa používajú najmä v elektrických vozidlách, fotovoltaike a iných oblastiach; rastúca epitaxná vrstva nitridu gália na poloizolačnej vrstvesubstrát z karbidu kremíkasa môžu ďalej premeniť na rádiofrekvenčné zariadenia používané v 5G komunikácii a iných oblastiach.
V súčasnosti majú substráty z karbidu kremíka najvyššie technické bariéry v priemyselnom reťazci karbidu kremíka a substráty z karbidu kremíka sa vyrábajú najťažšie.
Prekážka výroby SiC nebola úplne vyriešená a kvalita kryštálových stĺpikov suroviny je nestabilná a existuje problém s výnosom, čo vedie k vysokým nákladom na zariadenia SiC. V priemere trvá iba 3 dni, kým kremíkový materiál vyrastie do kryštálovej tyčinky, ale trvá týždeň, kým sa z kryštálovej tyčinky karbidu kremíka. Bežná tyč z kryštálov kremíka môže narásť do dĺžky 200 cm, ale tyč z kryštálov z karbidu kremíka môže narásť len do dĺžky 2 cm. Navyše, samotný SiC je tvrdý a krehký materiál a doštičky z neho vyrobené sú náchylné na odlamovanie hrán pri použití tradičného mechanického rezania plátkov na kocky, čo ovplyvňuje výťažnosť a spoľahlivosť produktu. Substráty SiC sa veľmi líšia od tradičných kremíkových ingotov a všetko od zariadenia, procesov, spracovania až po rezanie musí byť vyvinuté tak, aby zvládlo karbid kremíka.
Priemyselný reťazec karbidu kremíka je rozdelený hlavne do štyroch hlavných článkov: substrát, epitaxia, zariadenia a aplikácie. Substrátové materiály sú základom priemyselného reťazca, epitaxné materiály sú kľúčom k výrobe zariadení, zariadenia sú jadrom priemyselného reťazca a aplikácie sú hnacou silou priemyselného rozvoja. Upstream priemysel používa suroviny na výrobu substrátových materiálov prostredníctvom fyzikálnych metód sublimácie pár a iných metód a potom používa metódy chemického nanášania pár a iné metódy na pestovanie epitaxných materiálov. Stredný priemysel používa upstream materiály na výrobu rádiofrekvenčných zariadení, napájacích zariadení a iných zariadení, ktoré sa v konečnom dôsledku používajú v 5G komunikácii. , elektrické vozidlá, železničná doprava atď. Medzi nimi substrát a epitaxia predstavujú 60 % nákladov priemyselného reťazca a sú hlavnou hodnotou priemyselného reťazca.
Substrát SiC: Kryštály SiC sa zvyčajne vyrábajú metódou Lely. Medzinárodné mainstreamové produkty prechádzajú zo 4 palcov na 6 palcov a boli vyvinuté 8-palcové vodivé substráty. Domáce substráty majú hlavne 4 palce. Keďže existujúce linky na výrobu 6-palcových kremíkových doštičiek možno modernizovať a transformovať na výrobu zariadení SiC, vysoký podiel 6-palcových substrátov SiC na trhu sa udrží na dlhú dobu.
Proces substrátu z karbidu kremíka je zložitý a náročný na výrobu. Substrát karbidu kremíka je zložený polovodičový monokryštálový materiál zložený z dvoch prvkov: uhlíka a kremíka. V súčasnosti priemysel používa hlavne vysoko čistý uhlíkový prášok a vysoko čistý kremíkový prášok ako suroviny na syntézu prášku karbidu kremíka. V špeciálnom teplotnom poli sa metóda zrelého fyzického prenosu pár (metóda PVT) používa na pestovanie karbidu kremíka rôznych veľkostí v peci na rast kryštálov. Kryštálový ingot je nakoniec spracovaný, rezaný, brúsený, leštený, čistený a inými viacnásobnými procesmi na výrobu substrátu z karbidu kremíka.
Čas odoslania: 22. mája 2024