Den första generationen av halvledarmaterial representeras av traditionellt kisel (Si) och germanium (Ge), som är grunden för tillverkning av integrerade kretsar. De används ofta i lågspännings-, lågfrekventa och lågeffekttransistorer och detektorer. Mer än 90 % av halvledarprodukterna är gjorda av silikonbaserade material;
Den andra generationens halvledarmaterial representeras av galliumarsenid (GaAs), indiumfosfid (InP) och galliumfosfid (GaP). Jämfört med kiselbaserade enheter har de högfrekventa och höghastighets optoelektroniska egenskaper och används ofta inom områdena optoelektronik och mikroelektronik. ;
Den tredje generationen av halvledarmaterial representeras av framväxande material som kiselkarbid (SiC), galliumnitrid (GaN), zinkoxid (ZnO), diamant (C) och aluminiumnitrid (AlN).
Kiselkarbidär ett viktigt grundmaterial för utvecklingen av tredje generationens halvledarindustri. Kraftenheter av kiselkarbid kan effektivt uppfylla kraven på hög effektivitet, miniatyrisering och lättvikt för kraftelektroniksystem med deras utmärkta högspänningsresistans, höga temperaturbeständighet, låga förluster och andra egenskaper.
På grund av dess överlägsna fysikaliska egenskaper: högt bandgap (motsvarande högt elektriskt fält och hög effekttäthet), hög elektrisk ledningsförmåga och hög värmeledningsförmåga, förväntas det bli det mest använda basmaterialet för tillverkning av halvledarchips i framtiden . Speciellt inom områdena nya energifordon, solcellskraftproduktion, järnvägstransitering, smarta nät och andra områden har det uppenbara fördelar.
SiC-produktionsprocessen är uppdelad i tre huvudsteg: SiC-enkristalltillväxt, epitaxiell skikttillväxt och enhetstillverkning, som motsvarar de fyra huvudlänkarna i industrikedjan:substrat, epitaxi, enheter och moduler.
Den vanliga metoden för att tillverka substrat använder först den fysiska ångsublimeringsmetoden för att sublimera pulvret i en högtemperaturvakuummiljö och odla kiselkarbidkristaller på ytan av frökristallen genom kontroll av ett temperaturfält. Med användning av en kiselkarbidskiva som substrat används kemisk ångavsättning för att avsätta ett lager av enkristall på skivan för att bilda en epitaxiell skiva. Bland dem kan odling av ett epitaxiellt lager av kiselkarbid på ett ledande kiselkarbidsubstrat göras till kraftenheter, som huvudsakligen används i elektriska fordon, solceller och andra områden; odling av ett epitaxiellt galliumnitridskikt på en halvisoleringkiselkarbidsubstratkan vidare göras till radiofrekvensenheter, som används inom 5G-kommunikation och andra områden.
För närvarande har kiselkarbidsubstrat de högsta tekniska barriärerna i kiselkarbidindustrins kedja, och kiselkarbidsubstrat är de svåraste att producera.
Produktionsflaskhalsen för SiC har inte lösts helt, och kvaliteten på råvarukristallstolparna är instabil och det finns ett utbyteproblem, vilket leder till de höga kostnaderna för SiC-enheter. Det tar bara i genomsnitt 3 dagar för kiselmaterial att växa till en kristallstav, men det tar en vecka för en kiselkarbidkristallstav. En vanlig kiselkristallstav kan bli 200 cm lång, men en kristallstav av kiselkarbid kan bara bli 2 cm lång. Dessutom är SiC i sig ett hårt och sprött material, och wafers gjorda av det är benägna att kantflisa när man använder traditionell mekanisk skärande wafer-tärning, vilket påverkar produktutbytet och tillförlitligheten. SiC-substrat skiljer sig mycket från traditionella kiselgöt och allt från utrustning, processer, bearbetning till skärning behöver utvecklas för att hantera kiselkarbid.
Kiselkarbidindustrins kedja är huvudsakligen uppdelad i fyra huvudlänkar: substrat, epitaxi, enheter och applikationer. Substratmaterial är grunden för industrikedjan, epitaxiella material är nyckeln till enhetstillverkning, enheter är kärnan i industrikedjan och applikationer är drivkraften för industriell utveckling. Uppströmsindustrin använder råmaterial för att tillverka substratmaterial genom fysikaliska ångsublimeringsmetoder och andra metoder, och använder sedan kemiska ångavsättningsmetoder och andra metoder för att odla epitaxiella material. Mellanströmsindustrin använder uppströmsmaterial för att tillverka radiofrekvensenheter, kraftenheter och andra enheter, som i slutändan används i nedströms 5G-kommunikation. , elfordon, järnvägstransit, etc. Bland dem står substrat och epitaxi för 60 % av kostnaden för industrikedjan och är industrikedjans huvudvärde.
SiC-substrat: SiC-kristaller tillverkas vanligtvis enligt Lely-metoden. Internationella vanliga produkter går över från 4 tum till 6 tum, och 8-tums ledande substratprodukter har utvecklats. Inhemska substrat är huvudsakligen 4 tum. Eftersom de befintliga produktionslinjerna för 6-tums kiselwafer kan uppgraderas och omvandlas för att producera SiC-enheter, kommer den höga marknadsandelen för 6-tums SiC-substrat att bibehållas under lång tid.
Kiselkarbidsubstratprocessen är komplex och svår att framställa. Kiselkarbidsubstrat är ett sammansatt halvledar-enkristallmaterial som består av två element: kol och kisel. För närvarande använder industrin huvudsakligen högrent kolpulver och högrent kiselpulver som råmaterial för att syntetisera kiselkarbidpulver. Under ett speciellt temperaturfält används den mogna fysiska ångtransmissionsmetoden (PVT-metoden) för att odla kiselkarbid av olika storlekar i en kristalltillväxtugn. Kristallgötet bearbetas, skärs, slipas, poleras, rengörs och andra flera processer för att producera ett kiselkarbidsubstrat.
Posttid: 22 maj 2024