Першае пакаленне паўправадніковых матэрыялаў прадстаўлена традыцыйнымі крэмніем (Si) і германіем (Ge), якія з'яўляюцца асновай для вытворчасці інтэгральных схем. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў нізкавольтных, нізкачастотных і маламагутных транзістарах і дэтэктарах. Больш за 90% паўправадніковых вырабаў вырабляюцца з матэрыялаў на аснове крэмнію;
Паўправадніковыя матэрыялы другога пакалення прадстаўлены арсенідам галію (GaAs), фасфідам індыя (InP) і фасфідам галію (GaP). У параўнанні з прыладамі на аснове крэмнію, яны валодаюць высокачастотнымі і хуткаснымі оптаэлектроннымі ўласцівасцямі і шырока выкарыстоўваюцца ў галінах оптаэлектронікі і мікраэлектронікі.
Трэцяе пакаленне паўправадніковых матэрыялаў прадстаўлена такімі новымі матэрыяламі, як карбід крэмнію (SiC), нітрыд галію (GaN), аксід цынку (ZnO), алмаз (C) і нітрыд алюмінію (AlN).
Карбід крэмніюз'яўляецца важным базавым матэрыялам для развіцця паўправадніковай прамысловасці трэцяга пакалення. Прылады з карбіду крэмнію могуць эфектыўна задавальняць патрабаванні да высокай эфектыўнасці, мініяцюрызацыі і лёгкасці сілавых электронных сістэм дзякуючы сваёй выдатнай устойлівасці да высокага напружання, высокай тэмпературы, нізкім стратам і іншым уласцівасцям.
Дзякуючы сваім выдатным фізічным уласцівасцям: вялікай шырыні забароненай зоны (што адпавядае высокаму прабойнаму электрычнаму полю і высокай шчыльнасці магутнасці), высокай электраправоднасці і высокай цеплаправоднасці, чакаецца, што ў будучыні ён стане найбольш шырока выкарыстоўваным базавым матэрыялам для вырабу паўправадніковых чыпаў. Асабліва ў такіх галінах, як транспартныя сродкі новых энергетычных сістэм, вытворчасць фотаэлектрычнай энергіі, чыгуначны транспарт, разумныя сеткі і іншыя галіны, ён мае відавочныя перавагі.
Працэс вытворчасці карбіду крэмнію падзелены на тры асноўныя этапы: вырошчванне монакрышталяў карбіду крэмнію, вырошчванне эпітаксіяльнага пласта і выраб прылад, якія адпавядаюць чатыром асноўным звёнам прамысловага ланцуга:субстрат, эпітаксія, прылады і модулі.
Асноўны метад вырабу падкладак спачатку выкарыстоўвае метад фізічнай сублімацыі з паравой фазы для сублімацыі парашка ў высокатэмпературным вакуумным асяроддзі і вырошчвання крышталяў карбіду крэмнію на паверхні затраўкі пад кантролем тэмпературнага поля. Выкарыстоўваючы пласціну карбіду крэмнію ў якасці падкладкі, выкарыстоўваецца хімічнае асаджэнне з паравой фазы для нанясення пласта монакрышталя на пласціну, каб утварыць эпітаксіяльную пласціну. Сярод іх вырошчванне эпітаксіяльнага пласта карбіду крэмнію на праводнай падкладцы з карбіду крэмнію можа быць ператворана ў сілавыя прылады, якія ў асноўным выкарыстоўваюцца ў электрамабілях, фотаэлектрыцы і іншых галінах; вырошчванне эпітаксіяльнага пласта нітрыду галію на паўізаляцыйнай падкладцы.падкладка з карбіду крэмніюмогуць быць перароблены ў радыёчастотныя прылады, якія выкарыстоўваюцца ў сувязі 5G і іншых галінах.
На дадзены момант падкладкі з карбіду крэмнію маюць найвышэйшыя тэхнічныя бар'еры ў ланцужку карбіду крэмнію, і падкладкі з карбіду крэмнію з'яўляюцца найбольш складанымі ў вытворчасці.
Праблема вытворчасці карбіду крэмнію (SiC) не была цалкам вырашана, а якасць сыравіны для крышталічных слупкоў нестабільная, і існуе праблема з выхадам, што прыводзіць да высокага кошту прылад з карбіду крэмнію. Для таго, каб крышталічны стрыжань з крэмнію вырастаў у крышталічны стрыжань, у сярэднім патрабуецца ўсяго 3 дні, а крышталічны стрыжань з карбіду крэмнію — тыдзень. Звычайны крышталічны стрыжань з крэмнію можа вырастаць да 200 см у даўжыню, а крышталічны стрыжань з карбіду крэмнію — толькі да 2 см. Больш за тое, сам SiC — гэта цвёрды і далікатны матэрыял, і пласціны з яго схільныя да сколаў па краях пры выкарыстанні традыцыйнай механічнай рэзкі пласцін, што ўплывае на выхад і надзейнасць прадукцыі. Падложкі з карбіду крэмнію вельмі адрозніваюцца ад традыцыйных крэмніевых зліткаў, і ўсё, ад абсталявання, працэсаў і апрацоўкі да рэзкі, павінна быць распрацавана для апрацоўкі карбіду крэмнію.
Ланцужок карбіду крэмнію ў асноўным падзелены на чатыры асноўныя звёны: падкладка, эпітаксія, прылады і прымяненне. Матэрыялы падкладкі з'яўляюцца асновай прамысловага ланцужка, эпітаксіяльныя матэрыялы з'яўляюцца ключом да вытворчасці прылад, прылады з'яўляюцца ядром прамысловага ланцужка, а прымяненне з'яўляецца рухаючай сілай прамысловага развіцця. Вытворчая прамысловасць выкарыстоўвае сыравіну для вырабу матэрыялаў падкладкі метадамі фізічнай сублімацыі з паравой фазы і іншымі метадамі, а затым выкарыстоўвае метады хімічнага асаджэння з паравой фазы і іншыя метады для вырошчвання эпітаксіяльных матэрыялаў. Мідстрым-прамысловасць выкарыстоўвае матэрыялы вытворчых вытворчасцей для вырабу радыёчастотных прылад, сілавых прылад і іншых прылад, якія ў канчатковым выніку выкарыстоўваюцца ў сувязі 5G, электрамабілях, чыгуначным транспарце і г.д. Сярод іх падкладка і эпітаксія складаюць 60% кошту прамысловага ланцужка і з'яўляюцца асноўнай каштоўнасцю прамысловага ланцужка.
Падкладка з карбіду крэмнію: крышталі карбіду крэмнію звычайна вырабляюцца метадам Лелі. Міжнародныя асноўныя прадукты пераходзяць з 4 цаляў на 6 цаляў, і былі распрацаваны 8-цалевыя праводныя падкладкі. Айчынныя падкладкі ў асноўным вырабляюцца з 4 цаляў. Паколькі існуючыя вытворчыя лініі 6-цалевых крэмніевых пласцін можна мадэрнізаваць і пераўтварыць для вытворчасці прылад з карбіду крэмнію, высокая доля рынку 6-цалевых падкладак карбіду крэмнію будзе захоўвацца на працягу доўгага часу.
Працэс атрымання падкладкі з карбіду крэмнію з'яўляецца складаным і цяжкім у вытворчасці. Падкладка з карбіду крэмнію — гэта складаны паўправадніковы монакрышталічны матэрыял, які складаецца з двух элементаў: вугляроду і крэмнію. У цяперашні час у прамысловасці ў якасці сыравіны для сінтэзу парашка карбіду крэмнію ў асноўным выкарыстоўваецца высакаякасны вугляродны парашок і высакаякасны крэмніевы парашок. У спецыяльным тэмпературным полі для вырошчвання крышталяў выкарыстоўваецца метад фізічнага прапускання пара (метад PVT). Крышталічны злітак канчаткова апрацоўваецца, рэжацца, шліфуецца, паліруецца, чысціцца і праходзіць іншыя шматлікія працэсы для атрымання падкладкі з карбіду крэмнію.
Час публікацыі: 22 мая 2024 г.