Birinci nesil yarı iletken malzemeler, entegre devre üretiminin temelini oluşturan geleneksel silikon (Si) ve germanyum (Ge) ile temsil edilir. Düşük voltaj, düşük frekans ve düşük güçlü transistörlerde ve dedektörlerde yaygın olarak kullanılırlar. Yarı iletken ürünlerin %90'ından fazlası silikon bazlı malzemelerden yapılmıştır;
İkinci nesil yarı iletken malzemeler galyum arsenit (GaAs), indiyum fosfit (InP) ve galyum fosfit (GaP) ile temsil edilir. Silikon bazlı cihazlarla karşılaştırıldığında yüksek frekans ve yüksek hızlı optoelektronik özelliklere sahiptirler ve optoelektronik ve mikroelektronik alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadırlar. ;
Üçüncü nesil yarı iletken malzemeler, silisyum karbür (SiC), galyum nitrür (GaN), çinko oksit (ZnO), elmas (C) ve alüminyum nitrür (AlN) gibi yeni ortaya çıkan malzemelerle temsil edilir.
Silisyum karbürüçüncü nesil yarı iletken endüstrisinin gelişimi için önemli bir temel malzemedir. Silisyum karbür güç cihazları, mükemmel yüksek voltaj direnci, yüksek sıcaklık direnci, düşük kayıp ve diğer özellikleriyle güç elektroniği sistemlerinin yüksek verimlilik, minyatürleştirme ve hafiflik gereksinimlerini etkin bir şekilde karşılayabilir.
Üstün fiziksel özellikleri nedeniyle: yüksek bant aralığı (yüksek arızalı elektrik alanı ve yüksek güç yoğunluğuna karşılık gelir), yüksek elektrik iletkenliği ve yüksek termal iletkenlik, gelecekte yarı iletken yongaların yapımında en yaygın kullanılan temel malzeme olması bekleniyor. . Özellikle yeni enerji araçları, fotovoltaik enerji üretimi, demiryolu taşımacılığı, akıllı şebekeler ve diğer alanlarda bariz avantajlara sahiptir.
SiC üretim süreci üç ana adıma bölünmüştür: SiC tek kristal büyümesi, epitaksiyel katman büyümesi ve endüstriyel zincirin dört ana bağlantısına karşılık gelen cihaz üretimi:alt tabaka, epitaksi, cihazlar ve modüller.
Substrat üretmenin ana yöntemi, öncelikle tozu yüksek sıcaklıktaki bir vakum ortamında süblimleştirmek için fiziksel buhar süblimleştirme yöntemini kullanır ve bir sıcaklık alanının kontrolü yoluyla tohum kristalinin yüzeyinde silikon karbür kristalleri büyütür. Substrat olarak silisyum karbür levha kullanıldığında, kimyasal buhar biriktirme, epitaksiyel bir levha oluşturmak üzere levha üzerine tek bir kristal tabakası yerleştirmek için kullanılır. Bunlar arasında, iletken bir silisyum karbür substrat üzerinde bir silisyum karbür epitaksiyel tabakanın büyütülmesi, esas olarak elektrikli araçlarda, fotovoltaiklerde ve diğer alanlarda kullanılan güç cihazlarına dönüştürülebilir; yarı yalıtkan bir yüzey üzerinde galyum nitrür epitaksiyel tabakanın büyütülmesisilisyum karbür substrat5G iletişiminde ve diğer alanlarda kullanılan radyo frekansı cihazlarına da dönüştürülebilir.
Şimdilik, silisyum karbür alt tabakalar, silisyum karbür endüstri zincirinde en yüksek teknik engellere sahiptir ve silisyum karbür alt tabakalar, üretilmesi en zor olanlardır.
SiC'nin üretim darboğazı tam olarak çözülmemiştir ve hammadde kristal sütunlarının kalitesi istikrarsızdır ve verim sorunu yaşanmaktadır, bu da SiC cihazlarının yüksek maliyetine yol açmaktadır. Silikon malzemenin kristal çubuğa dönüşmesi yalnızca ortalama 3 gün sürer, ancak silisyum karbür kristal çubuğun büyümesi bir hafta sürer. Genel bir silikon kristal çubuk 200 cm uzunluğunda büyüyebilir, ancak silikon karbür kristal çubuk yalnızca 2 cm uzunluğunda büyüyebilir. Üstelik SiC'nin kendisi sert ve kırılgan bir malzemedir ve bundan yapılan levhalar, geleneksel mekanik kesme levha dilimleme kullanıldığında kenar ufalanmasına eğilimlidir, bu da ürün verimini ve güvenilirliğini etkiler. SiC alt katmanları geleneksel silikon külçelerden çok farklıdır ve ekipmandan proseslere, işlemeden kesmeye kadar her şeyin silisyum karbür işlemek için geliştirilmesi gerekir.
Silisyum karbür endüstrisi zinciri temel olarak dört ana bağlantıya bölünmüştür: alt tabaka, epitaksi, cihazlar ve uygulamalar. Substrat malzemeleri endüstri zincirinin temelidir, epitaksiyel malzemeler cihaz imalatının anahtarıdır, cihazlar endüstri zincirinin çekirdeğidir ve uygulamalar endüstriyel gelişimin itici gücüdür. Üretime yönelik endüstri, fiziksel buhar süblimasyon yöntemleri ve diğer yöntemlerle alt katman malzemeleri yapmak için ham maddeler kullanır ve daha sonra epitaksiyel malzemeleri büyütmek için kimyasal buhar biriktirme yöntemlerini ve diğer yöntemleri kullanır. Orta akım endüstrisi, radyo frekansı cihazları, güç cihazları ve diğer cihazları yapmak için yukarı yönlü malzemeleri kullanıyor ve bunlar sonuçta aşağı yönlü 5G iletişiminde kullanılıyor. , elektrikli araçlar, demiryolu taşımacılığı vb. Bunların arasında substrat ve epitaksi, endüstri zincirinin maliyetinin %60'ını oluşturur ve endüstri zincirinin ana değerini oluşturur.
SiC substratı: SiC kristalleri genellikle Lely yöntemi kullanılarak üretilir. Uluslararası ana akım ürünler 4 inçten 6 inçe geçiş yapıyor ve 8 inçlik iletken alt tabaka ürünleri geliştirildi. Evsel yüzeyler çoğunlukla 4 inçtir. Mevcut 6 inçlik silikon plaka üretim hatları SiC cihazları üretecek şekilde yükseltilip dönüştürülebildiğinden, 6 inçlik SiC alt katmanların yüksek pazar payı uzun süre korunacaktır.
Silisyum karbür substrat işlemi karmaşıktır ve üretilmesi zordur. Silisyum karbür substrat, iki elementten oluşan bir bileşik yarı iletken tek kristal malzemedir: karbon ve silikon. Şu anda endüstri, silisyum karbür tozunu sentezlemek için hammadde olarak ağırlıklı olarak yüksek saflıkta karbon tozu ve yüksek saflıkta silikon tozu kullanıyor. Özel bir sıcaklık alanı altında, bir kristal büyütme fırınında farklı boyutlarda silisyum karbürün büyütülmesi için olgun fiziksel buhar iletim yöntemi (PVT yöntemi) kullanılır. Kristal külçe son olarak silisyum karbür substratı üretmek için işlenir, kesilir, öğütülür, cilalanır, temizlenir ve diğer birçok işlemden geçirilir.
Gönderim zamanı: Mayıs-22-2024