La unuan generacion de duonkonduktaĵaj materialoj reprezentas tradicia silicio (Si) kaj germaniumo (Ge), kiuj estas la bazo por fabrikado de integraj cirkvitoj. Ili estas vaste uzataj en malalttensiaj, malaltfrekvencaj kaj malaltpotencaj transistoroj kaj detektiloj. Pli ol 90% de duonkonduktaĵaj produktoj estas faritaj el silicio-bazitaj materialoj;
La duageneraciaj duonkonduktaĵaj materialoj estas reprezentitaj de galiuma arsenido (GaAs), india fosfido (InP) kaj galiuma fosfido (GaP). Kompare kun silicio-bazitaj aparatoj, ili havas altfrekvencajn kaj altrapidajn optoelektronikajn ecojn kaj estas vaste uzataj en la kampoj de optoelektroniko kaj mikroelektroniko.
La tria generacio de duonkonduktaĵaj materialoj estas reprezentita de emerĝantaj materialoj kiel siliciokarbido (SiC), galiumnitrido (GaN), zinka oksido (ZnO), diamanto (C), kaj aluminionitrido (AlN).
Siliciokarbidoestas grava bazmaterialo por la disvolviĝo de la triageneracia duonkonduktaĵa industrio. Potencaj aparatoj el siliciokarbido povas efike plenumi la postulojn pri alta efikeco, miniaturigo kaj malpezeco de potencelektronikaj sistemoj per sia bonega alttensia rezisto, alta temperaturrezisto, malalta perdo kaj aliaj ecoj.
Pro ĝiaj pli bonaj fizikaj ecoj: alta bendbreĉo (korespondanta al alta disfala elektra kampo kaj alta potencdenseco), alta elektra konduktiveco kaj alta varmokonduktiveco, oni atendas, ke ĝi fariĝos la plej vaste uzata bazmaterialo por fabrikado de duonkonduktaĵaj blatoj en la estonteco. Precipe en la kampoj de novenergiaj veturiloj, fotovoltaika elektroproduktado, fervoja transporto, inteligentaj retoj kaj aliaj kampoj, ĝi havas evidentajn avantaĝojn.
La SiC-produktadprocezo estas dividita en tri ĉefajn paŝojn: SiC-ununkristala kresko, epitaksia tavolkresko kaj aparatfabrikado, kiuj korespondas al la kvar ĉefaj ligiloj de la industria ĉeno:substrato, epitaksio, aparatoj kaj moduloj.
La ĉefa metodo de fabrikado de substratoj unue uzas la fizikan vaporan sublimadan metodon por sublimigi la pulvoron en alt-temperatura vakua medio, kaj kreskigi siliciajn karbidajn kristalojn sur la surfaco de la semkristalo per la kontrolo de temperaturkampo. Uzante silician karbidan oblato kiel substraton, kemia vapora deponado estas uzata por deponi tavolon de unuopa kristalo sur la oblato por formi epitaksian oblato. Inter ili, kreskigi silician karbidan epitaksian tavolon sur konduktiva silicia karbida substrato povas esti transformita en potencajn aparatojn, kiuj estas ĉefe uzataj en elektraj veturiloj, fotovoltaiko kaj aliaj kampoj; kreskigi galiumnitridan epitaksian tavolon sur duonizola...substrato de siliciokarbidopovas plue transformiĝi en radiofrekvencajn aparatojn, uzatajn en 5G-komunikadoj kaj aliaj kampoj.
Nuntempe, substratoj el siliciokarbido havas la plej altajn teknikajn barojn en la ĉeno de la siliciokarbido-industrio, kaj substratoj el siliciokarbido estas la plej malfacile produkteblaj.
La produktada proplempunkto de SiC ankoraŭ ne estas tute solvita, kaj la kvalito de la krudmaterialaj kristalaj kolonoj estas malstabila kaj ekzistas rendimenta problemo, kio kondukas al la alta kosto de SiC-aparatoj. Daŭras averaĝe nur 3 tagojn por ke silicia materialo kresku en kristalan bastonon, sed necesas semajno por silicia karbida kristala bastono. Ĝenerala silicia kristala bastono povas kreski 200 cm longe, sed silicia karbida kristala bastono povas kreski nur 2 cm longe. Krome, SiC mem estas malmola kaj fragila materialo, kaj siliciaj platoj emas al randosplitiĝo kiam oni uzas tradician mekanikan tranĉadon, kio influas la rendimenton kaj fidindecon de la produkto. SiC-substratoj estas tre malsamaj ol tradiciaj siliciaj orbrikoj, kaj ĉio, de ekipaĵo, procezoj, prilaborado ĝis tranĉado, devas esti evoluigita por pritrakti silician karbidon.
La industria ĉeno de silicia karbido estas ĉefe dividita en kvar ĉefajn ligilojn: substrato, epitaksio, aparatoj kaj aplikoj. Substrataj materialoj estas la fundamento de la industria ĉeno, epitaksiaj materialoj estas la ŝlosilo por aparatfabrikado, aparatoj estas la kerno de la industria ĉeno, kaj aplikoj estas la mova forto por industria disvolviĝo. La kontraŭflua industrio uzas krudmaterialojn por produkti substratajn materialojn per fizikaj vaporsublimadaj metodoj kaj aliaj metodoj, kaj poste uzas kemiajn vapordeponajn metodojn kaj aliajn metodojn por kreskigi epitaksiajn materialojn. La meza industrio uzas kontraŭfluajn materialojn por fari radiofrekvencajn aparatojn, potencajn aparatojn kaj aliajn aparatojn, kiuj finfine estas uzataj en laŭfluaj 5G-komunikadoj, elektraj veturiloj, fervoja transporto, ktp. Inter ili, substrato kaj epitaksio konsistigas 60% de la kosto de la industria ĉeno kaj estas la ĉefa valoro de la industria ĉeno.
SiC-substrato: SiC-kristaloj estas kutime fabrikataj per la Lely-metodo. Internaciaj ĉefaj produktoj transiras de 4 coloj al 6 coloj, kaj 8-colaj konduktivaj substrataj produktoj estis evoluigitaj. Hejmaj substratoj estas ĉefe 4 coloj. Ĉar la ekzistantaj 6-colaj siliciaj platproduktadlinioj povas esti ĝisdatigitaj kaj transformitaj por produkti SiC-aparatojn, la alta merkatparto de 6-colaj SiC-substratoj estos konservita dum longa tempo.
La procezo de silicia karbida substrato estas kompleksa kaj malfacile produktebla. Silicia karbida substrato estas kompona duonkondukta unu-kristala materialo konsistanta el du elementoj: karbono kaj silicio. Nuntempe, la industrio ĉefe uzas altpurecan karbonan pulvoron kaj altpurecan silician pulvoron kiel krudmaterialojn por sintezi silician karbidan pulvoron. Sub speciala temperaturkampo, la matura fizika vaportransiga metodo (PVT-metodo) estas uzata por kreskigi silician karbidon de malsamaj grandecoj en kristala kreskiga forno. La kristala orbriko estas fine prilaborita, tranĉita, muelita, polurita, purigita kaj uzata per aliaj multaj procezoj por produkti silician karbidan substraton.
Afiŝtempo: 22-a de majo 2024