Premye jenerasyon materyèl semi-kondiktè yo reprezante pa Silisyòm tradisyonèl (Si) ak Germanium (Ge), ki se baz pou fabrikasyon sikwi entegre. Yo lajman itilize nan tranzistò ak detektè ki ba-vòltaj, ba-frekans, ak ba-puisans. Plis pase 90% nan pwodwi semi-kondiktè yo fèt ak materyèl ki baze sou Silisyòm;
Materyèl semi-kondiktè dezyèm jenerasyon yo reprezante pa galyòm arseniur (GaAs), fosfid endyòm (InP) ak fosfid galyòm (GaP). Konpare ak aparèy ki baze sou silikon, yo gen pwopriyete optoelektwonik ki gen gwo frekans ak gwo vitès epi yo lajman itilize nan domèn optoelektwonik ak mikwoelektwonik.
Twazyèm jenerasyon materyèl semi-kondiktè yo reprezante pa materyèl émergentes tankou carbure Silisyòm (SiC), nitrid galyòm (GaN), oksid zenk (ZnO), dyaman (C), ak nitrid aliminyòm (AlN).
Karbid Silisyòmse yon materyèl debaz enpòtan pou devlopman endistri semi-kondiktè twazyèm jenerasyon an. Aparèy pouvwa Silisyòm carbure ka efektivman satisfè egzijans efikasite segondè, miniaturizasyon ak lejè sistèm elektwonik pouvwa yo ak ekselan rezistans vòltaj wo, rezistans tanperati wo, pèt ki ba ak lòt pwopriyete.
Akòz pwopriyete fizik siperyè li yo: gwo espas bann (ki koresponn ak yon gwo chan elektrik pann ak yon gwo dansite puisans), gwo konduktivite elektrik, ak gwo konduktivite tèmik, li espere vin materyèl debaz ki pi lajman itilize pou fabrike chip semi-kondiktè nan lavni. Espesyalman nan domèn nouvo machin enèji, jenerasyon enèji fotovoltaik, transpò tren, rezo entelijan ak lòt domèn, li gen avantaj evidan.
Pwosesis pwodiksyon SiC a divize an twa gwo etap: kwasans monokristal SiC, kwasans kouch epitaksyèl ak fabrikasyon aparèy, ki koresponn ak kat gwo lyen chèn endistriyèl la:substrat, epitaksi, aparèy ak modil.
Metòd prensipal pou fabrike substrats yo premye itilize metòd siblimasyon vapè fizik la pou siblime poud lan nan yon anviwònman vakyòm ki gen gwo tanperati, epi fè kristal carbure Silisyòm grandi sou sifas kristal grenn nan grasa kontwòl yon chan tanperati. Lè w sèvi ak yon waf carbure Silisyòm kòm yon substrat, yo itilize depozisyon vapè chimik pou depoze yon kouch kristal sèl sou waf la pou fòme yon waf epitaksi. Pami yo, kwasans yon kouch epitaksi carbure Silisyòm sou yon substrat kondiktif carbure Silisyòm ka fè aparèy pouvwa, ki sitou itilize nan machin elektrik, fotovoltaik ak lòt domèn; kwasans yon kouch epitaksi nitrid galyòm sou yon semi-izolan.substrat carbure Silisyòmka plis fèt an aparèy frekans radyo, yo itilize nan kominikasyon 5G ak lòt domèn.
Pou kounye a, substrats Silisyòm carbure yo gen pi gwo baryè teknik nan chèn endistri Silisyòm carbure a, epi substrats Silisyòm carbure yo se pi difisil pou pwodui.
Pwoblèm blokaj pwodiksyon SiC a poko rezoud nèt, epi kalite poto kristal matyè premyè yo pa estab e gen yon pwoblèm sede, sa ki lakòz gwo pri aparèy SiC yo. An mwayèn, materyèl silikon an pran sèlman 3 jou pou l grandi pou l vin tounen yon baton kristal, men yon baton kristal silikon kabid pran yon semèn. Yon baton kristal silikon an jeneral ka grandi 200cm longè, men yon baton kristal silikon kabid ka grandi sèlman 2cm longè. Anplis, SiC li menm se yon materyèl di e frajil, e waf ki fèt avè l yo gen tandans pou yo fann kwen lè yo itilize koupe waf mekanik tradisyonèl yo, sa ki afekte sede ak fyab pwodwi a. Substra SiC yo trè diferan de lengote silikon tradisyonèl yo, e tout bagay, depi ekipman, pwosesis, tretman rive nan koupe, bezwen devlope pou jere silikon kabid.
Chèn endistri carbure Silisyòm lan divize an kat gwo lyen: substrat, epitaksi, aparèy ak aplikasyon. Materyèl substrat yo se fondasyon chèn endistri a, materyèl epitaksi yo se kle fabrikasyon aparèy, aparèy yo se nwayo chèn endistri a, epi aplikasyon yo se fòs motè devlopman endistriyèl la. Endistri en a itilize matyè premyè pou fè materyèl substrat atravè metòd siblimasyon vapè fizik ak lòt metòd, epi answit itilize metòd depo vapè chimik ak lòt metòd pou fè materyèl epitaksi grandi. Endistri mitan an itilize materyèl en a pou fè aparèy frekans radyo, aparèy pouvwa ak lòt aparèy, ki finalman itilize nan kominikasyon 5G en, machin elektrik, transpò tren, elatriye. Pami yo, substrat ak epitaksi reprezante 60% nan pri chèn endistri a epi yo se valè prensipal chèn endistri a.
Substra SiC: Kristal SiC yo anjeneral fabrike lè l sèvi avèk metòd Lely a. Pwodwi endikap entènasyonal yo ap chanje soti nan 4 pous pou rive nan 6 pous, epi yo devlope pwodwi substrat kondiktif 8 pous. Substra domestik yo se sitou 4 pous. Piske liy pwodiksyon waf silikon 6 pous ki deja egziste yo ka amelyore ak transfòme pou pwodui aparèy SiC, gwo pati nan mache substrat SiC 6 pous yo ap kenbe pou yon bon bout tan.
Pwosesis substrati carbure Silisyòm lan konplèks e difisil pou pwodui. Substrati carbure Silisyòm lan se yon materyèl monokristal semi-kondiktè konpoze ki konpoze de de eleman: kabòn ak carbure Silisyòm. Kounye a, endistri a sitou itilize poud kabòn ki gen gwo pite ak poud carbure Silisyòm ki gen gwo pite kòm matyè premyè pou sentetize poud carbure Silisyòm. Anba yon chan tanperati espesyal, yo itilize metòd transmisyon vapè fizik matirite (metòd PVT) pou fè carbure Silisyòm diferan gwosè grandi nan yon founo kwasans kristal. Finalman, yo trete lengote kristal la, koupe l, moulen l, poli l, netwaye l epi fè plizyè lòt pwosesis pou pwodui yon substrati carbure Silisyòm.
Dat piblikasyon: 22 me 2024