Unsa ang mga teknikal nga babag sa silicon carbide?

Ang unang henerasyon sa mga materyales sa semiconductor girepresentahan sa tradisyonal nga silicon (Si) ug germanium (Ge), nga mao ang basehan sa paggama sa integrated circuit. Kini kaylap nga gigamit sa mga low-voltage, low-frequency, ug low-power transistors ug detectors. Kapin sa 90% sa mga produkto sa semiconductor hinimo sa mga materyales nga nakabase sa silicon;
Ang ikaduhang henerasyon nga mga materyales sa semiconductor girepresentahan sa gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP) ug gallium phosphide (GaP). Kon itandi sa mga aparato nga nakabase sa silicon, kini adunay mga kabtangan sa optoelectronic nga taas og frequency ug taas og speed ug kaylap nga gigamit sa mga natad sa optoelectronics ug microelectronics.
Ang ikatulong henerasyon sa mga materyales nga semiconductor girepresentahan sa mga bag-ong materyales sama sa silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), zinc oxide (ZnO), diamond (C), ug aluminum nitride (AlN).

Silikon nga karbidausa ka importante nga batakang materyal alang sa pag-uswag sa industriya sa semiconductor sa ikatulong henerasyon. Ang mga power device nga silicon carbide epektibong makatubag sa taas nga efficiency, miniaturization ug lightweight nga mga kinahanglanon sa mga power electronic system uban sa ilang maayo kaayo nga high-voltage resistance, high temperature resistance, low loss ug uban pang mga kabtangan.

Tungod sa iyang maayong pisikal nga mga kabtangan: taas nga band gap (katumbas sa taas nga breakdown electric field ug taas nga power density), taas nga electrical conductivity, ug taas nga thermal conductivity, gilauman nga kini mahimong labing kaylap nga gigamit nga batakang materyal alang sa paghimo og semiconductor chips sa umaabot. Ilabi na sa mga natad sa bag-ong mga sakyanan sa enerhiya, photovoltaic power generation, rail transit, smart grids ug uban pang mga natad, kini adunay klaro nga mga bentaha.

Ang proseso sa produksiyon sa SiC gibahin sa tulo ka dagkong lakang: pagtubo sa SiC single crystal, pagtubo sa epitaxial layer ug paggama sa device, nga katumbas sa upat ka dagkong sumpay sa kadena sa industriya:substrate, epitaksi, mga aparato ug mga modyul.

Ang pangunang pamaagi sa paggama og mga substrate una nga naggamit sa pisikal nga pamaagi sa pag-sublima sa alisngaw aron i-sublimate ang pulbos sa usa ka taas nga temperatura nga vacuum nga palibot, ug motubo ang mga kristal nga silicon carbide sa ibabaw sa kristal sa liso pinaagi sa pagkontrol sa usa ka natad sa temperatura. Gamit ang silicon carbide wafer isip substrate, ang kemikal nga pagdeposito sa alisngaw gigamit aron ideposito ang usa ka layer sa single crystal sa wafer aron maporma ang usa ka epitaxial wafer. Lakip niini, ang pagtubo sa usa ka silicon carbide epitaxial layer sa usa ka conductive silicon carbide substrate mahimong himuong mga power device, nga panguna nga gigamit sa mga de-koryenteng sakyanan, photovoltaics ug uban pang mga natad; ang pagtubo sa usa ka gallium nitride epitaxial layer sa usa ka semi-insulating.substrate nga silicon carbidemahimo pa nga himuong mga radio frequency device, nga gigamit sa 5G nga komunikasyon ug uban pang mga natad.

Sa pagkakaron, ang mga silicon carbide substrates adunay pinakataas nga teknikal nga babag sa kadena sa industriya sa silicon carbide, ug ang mga silicon carbide substrates mao ang pinakalisud nga himoon.

Ang problema sa produksiyon sa SiC wala pa hingpit nga masulbad, ug ang kalidad sa hilaw nga materyal nga mga haligi sa kristal dili lig-on ug adunay problema sa ani, nga mosangpot sa taas nga gasto sa mga aparato sa SiC. Mokabat lang sa aberids nga 3 ka adlaw aron motubo ang materyal nga silicon ngadto sa usa ka crystal rod, apan mokabat ug usa ka semana alang sa usa ka silicon carbide crystal rod. Ang usa ka kinatibuk-ang silicon crystal rod mahimong motubo og 200cm ang gitas-on, apan ang usa ka silicon carbide crystal rod motubo lang og 2cm ang gitas-on. Dugang pa, ang SiC mismo usa ka gahi ug dali nga mabuak nga materyal, ug ang mga wafer nga hinimo niini dali nga mabuak kung gamiton ang tradisyonal nga mekanikal nga pagputol sa wafer, nga makaapekto sa ani ug kasaligan sa produkto. Ang mga substrate sa SiC lahi kaayo sa tradisyonal nga silicon ingot, ug ang tanan gikan sa kagamitan, proseso, pagproseso hangtod sa pagputol kinahanglan nga mapalambo aron magamit ang silicon carbide.

Ang kadena sa industriya sa silicon carbide kasagarang gibahin sa upat ka dagkong sumpay: substrate, epitaxy, mga aparato ug mga aplikasyon. Ang mga materyales sa substrate mao ang pundasyon sa kadena sa industriya, ang mga materyales nga epitaxial mao ang yawe sa paggama sa aparato, ang mga aparato mao ang kinauyokan sa kadena sa industriya, ug ang mga aplikasyon mao ang nagduso nga kusog alang sa pag-uswag sa industriya. Ang industriya sa upstream naggamit ug hilaw nga materyales aron makahimo ug mga materyales sa substrate pinaagi sa mga pamaagi sa pisikal nga pag-sublimasyon sa singaw ug uban pang mga pamaagi, ug dayon naggamit ug mga pamaagi sa kemikal nga pagdeposito sa singaw ug uban pang mga pamaagi aron mapatubo ang mga materyales nga epitaxial. Ang industriya sa midstream naggamit ug mga materyales sa upstream aron makahimo ug mga aparato sa radio frequency, mga aparato sa kuryente ug uban pang mga aparato, nga sa katapusan gigamit sa mga komunikasyon sa downstream nga 5G, mga de-koryenteng sakyanan, transportasyon sa riles, ug uban pa. Lakip niini, ang substrate ug epitaxy nagkantidad ug 60% sa gasto sa kadena sa industriya ug mao ang panguna nga kantidad sa kadena sa industriya.

SiC substrate: Ang mga kristal nga SiC kasagarang gihimo gamit ang pamaagi sa Lely. Ang mga internasyonal nga mainstream nga produkto nagbalhin gikan sa 4 ka pulgada ngadto sa 6 ka pulgada, ug ang 8-pulgada nga mga produkto sa konduktibo nga substrate naugmad na. Ang mga lokal nga substrate kasagaran 4 ka pulgada. Tungod kay ang kasamtangang 6-pulgada nga mga linya sa produksiyon sa silicon wafer mahimong ma-upgrade ug mabag-o aron makahimo og mga aparato sa SiC, ang taas nga bahin sa merkado sa 6-pulgada nga SiC substrates mapadayon sa dugay nga panahon.

Ang proseso sa silicon carbide substrate komplikado ug lisod himoon. Ang silicon carbide substrate usa ka compound semiconductor single crystal nga materyal nga gilangkoban sa duha ka elemento: carbon ug silicon. Sa pagkakaron, ang industriya naggamit ug high-purity carbon powder ug high-purity silicon powder isip hilaw nga materyales aron sa pag-synthesize sa silicon carbide powder. Ubos sa espesyal nga temperatura, ang mature physical vapor transmission method (PVT method) gigamit sa pagpatubo sa silicon carbide nga lain-laing gidak-on sa usa ka crystal growth furnace. Ang crystal ingot sa katapusan giproseso, giputol, gigaling, gipasinaw, gilimpyohan ug uban pang daghang proseso aron makahimo og silicon carbide substrate.