Gjenerata e parë e materialeve gjysmëpërçuese përfaqësohet nga silikoni tradicional (Si) dhe germanium (Ge), të cilat janë baza për prodhimin e qarkut të integruar. Ato përdoren gjerësisht në transistorë dhe detektorë me tension të ulët, me frekuencë të ulët dhe me fuqi të ulët. Më shumë se 90% e produkteve gjysmëpërçuese janë bërë nga materiale me bazë silikoni;
Materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së dytë përfaqësohen nga arsenidi i galiumit (GaAs), fosfidi i indiumit (InP) dhe fosfidi i galiumit (GaP). Krahasuar me pajisjet me bazë silikoni, ato kanë veti optoelektronike me frekuencë dhe shpejtësi të lartë dhe përdoren gjerësisht në fushat e optoelektronikës dhe mikroelektronikës. ;
Gjenerata e tretë e materialeve gjysmëpërçuese përfaqësohet nga materiale të reja si karbidi i silikonit (SiC), nitridi i galiumit (GaN), oksidi i zinkut (ZnO), diamanti (C) dhe nitridi i aluminit (AlN).
Karabit silikoniështë një material bazë i rëndësishëm për zhvillimin e industrisë gjysmëpërçuese të gjeneratës së tretë. Pajisjet e fuqisë së karbitit të silikonit mund të përmbushin në mënyrë efektive kërkesat e efikasitetit të lartë, miniaturizimit dhe peshës së lehtë të sistemeve elektronike të fuqisë me rezistencën e tyre të shkëlqyer ndaj tensionit të lartë, rezistencën ndaj temperaturës së lartë, humbje të ulët dhe veti të tjera.
Për shkak të vetive fizike superiore: hendekut të lartë brezi (që korrespondon me një fushë elektrike të lartë të prishjes dhe densitet të lartë të fuqisë), përçueshmëri të lartë elektrike dhe përçueshmëri të lartë termike, pritet të bëhet materiali bazë më i përdorur për prodhimin e çipave gjysmëpërçues në të ardhmen. . Sidomos në fushat e automjeteve me energji të reja, prodhimin e energjisë fotovoltaike, tranzitin hekurudhor, rrjetet inteligjente dhe fusha të tjera, ajo ka avantazhe të dukshme.
Procesi i prodhimit të SiC ndahet në tre hapa kryesorë: rritja e kristalit të SiC, rritja e shtresës epitaksiale dhe prodhimi i pajisjeve, të cilat korrespondojnë me katër hallkat kryesore të zinxhirit industrial:substrate, epitaksi, pajisje dhe module.
Metoda kryesore e prodhimit të substrateve përdor fillimisht metodën e sublimimit fizik të avullit për të sublimuar pluhurin në një mjedis vakum me temperaturë të lartë dhe për të rritur kristalet e karbitit të silikonit në sipërfaqen e kristalit të farës përmes kontrollit të një fushe temperaturash. Duke përdorur një vaferë me karabit silikoni si një substrat, depozitimi i avullit kimik përdoret për të depozituar një shtresë të vetme kristal në vaferë për të formuar një vafer epitaksiale. Midis tyre, rritja e një shtrese epitaksiale të karbitit të silikonit në një substrat karabit silikoni përçues mund të shndërrohet në pajisje energjetike, të cilat përdoren kryesisht në automjete elektrike, fotovoltaikë dhe fusha të tjera; rritja e një shtrese epitaksiale të nitridit të galiumit në një gjysmë izoluessubstrate karbit silikonimund të bëhet më tej në pajisje me frekuencë radio, të përdorura në komunikimet 5G dhe fusha të tjera.
Për momentin, nënshtresat e karbitit të silikonit kanë barrierat më të larta teknike në zinxhirin e industrisë së karbitit të silikonit, dhe nënshtresat e karbitit të silikonit janë më të vështirat për t'u prodhuar.
Gryka e ngushtë e prodhimit të SiC nuk është zgjidhur plotësisht dhe cilësia e shtyllave të kristalit të lëndës së parë është e paqëndrueshme dhe ka një problem rendimenti, gjë që çon në koston e lartë të pajisjeve SiC. Duhen mesatarisht vetëm 3 ditë që materiali i silikonit të rritet në një shufër kristali, por duhet një javë për një shufër kristal karabit silikoni. Një shufër e përgjithshme kristal silikoni mund të rritet 200 cm e gjatë, por një shufër kristal karabit silikoni mund të rritet vetëm 2 cm e gjatë. Për më tepër, SiC në vetvete është një material i fortë dhe i brishtë, dhe vaferat e bëra prej tij janë të prirura ndaj copëzimit të skajeve kur përdorin prerjen mekanike tradicionale të vaferës, gjë që ndikon në rendimentin dhe besueshmërinë e produktit. Nënshtresat SiC janë shumë të ndryshme nga shufrat tradicionale të silikonit dhe çdo gjë nga pajisjet, proceset, përpunimi deri te prerja duhet të zhvillohen për të trajtuar karabitin e silikonit.
Zinxhiri i industrisë së karabit të silikonit ndahet kryesisht në katër hallka kryesore: nënshtresa, epitaksi, pajisjet dhe aplikimet. Materialet e nënshtresës janë themeli i zinxhirit të industrisë, materialet epitaksiale janë çelësi i prodhimit të pajisjeve, pajisjet janë thelbi i zinxhirit të industrisë dhe aplikacionet janë forca lëvizëse për zhvillimin industrial. Industria në rrjedhën e sipërme përdor lëndë të para për të bërë materiale substrate përmes metodave fizike të sublimimit të avullit dhe metodave të tjera, dhe më pas përdor metoda kimike të depozitimit të avullit dhe metoda të tjera për të rritur materialet epitaksiale. Industria e mesme përdor materiale në rrjedhën e sipërme për të prodhuar pajisje radiofrekuence, pajisje energjie dhe pajisje të tjera, të cilat në fund të fundit përdoren në komunikimet 5G në rrjedhën e poshtme. , automjetet elektrike, tranziti hekurudhor etj. Ndër to, nënshtresa dhe epitaksi përbëjnë 60% të kostos së zinxhirit të industrisë dhe janë vlera kryesore e zinxhirit të industrisë.
Substrati SiC: Kristalet SiC zakonisht prodhohen duke përdorur metodën Lely. Produktet kryesore ndërkombëtare po kalojnë nga 4 inç në 6 inç dhe janë zhvilluar produkte nënshtresash përcjellëse 8 inç. Nënshtresat shtëpiake janë kryesisht 4 inç. Meqenëse linjat ekzistuese të prodhimit të vaferës së silikonit 6 inç mund të përmirësohen dhe transformohen për të prodhuar pajisje SiC, pjesa e lartë e tregut të nënshtresave SiC 6 inç do të ruhet për një kohë të gjatë.
Procesi i substratit të karbitit të silikonit është kompleks dhe i vështirë për t'u prodhuar. Nënshtresa e karbitit të silikonit është një material gjysmëpërçues i përbërë nga një kristal i përbërë nga dy elementë: karboni dhe silikoni. Aktualisht, industria përdor kryesisht pluhur karboni me pastërti të lartë dhe pluhur silikoni me pastërti të lartë si lëndë të para për të sintetizuar pluhurin e karabit të silikonit. Nën një fushë të veçantë të temperaturës, metoda e maturuar e transmetimit të avullit fizik (metoda PVT) përdoret për të rritur karabit të silikonit të madhësive të ndryshme në një furre të rritjes së kristalit. Shufra e kristalit në fund përpunohet, pritet, bluhet, lëmohet, pastrohet dhe procese të tjera të shumta për të prodhuar një substrat karabit silikoni.
Koha e postimit: Maj-22-2024