Generasi pertama bahan semikonduktor diwakili dening silikon tradisional (Si) lan germanium (Ge), sing dadi dhasar kanggo manufaktur sirkuit terpadu. Iki digunakake sacara wiyar ing transistor lan detektor voltase rendah, frekuensi rendah, lan daya rendah. Luwih saka 90% produk semikonduktor digawe saka bahan berbasis silikon;
Bahan semikonduktor generasi kapindho diwakili dening galium arsenida (GaAs), indium fosfida (InP) lan galium fosfida (GaP). Dibandhingake karo piranti berbasis silikon, piranti kasebut nduweni sifat optoelektronik frekuensi dhuwur lan kecepatan dhuwur lan akeh digunakake ing bidang optoelektronik lan mikroelektronika.
Generasi katelu saka bahan semikonduktor diwakili dening bahan-bahan sing muncul kayata silikon karbida (SiC), galium nitrida (GaN), seng oksida (ZnO), berlian (C), lan aluminium nitrida (AlN).
Silikon karbidaminangka bahan dhasar sing penting kanggo pangembangan industri semikonduktor generasi katelu. Piranti daya silikon karbida bisa kanthi efektif nyukupi kabutuhan efisiensi dhuwur, miniaturisasi, lan entheng saka sistem elektronik daya kanthi resistensi voltase dhuwur sing apik banget, resistensi suhu dhuwur, kerugian sing sithik, lan sifat liyane.
Amarga sipat fisik sing unggul: celah pita sing dhuwur (cocog karo medan listrik breakdown sing dhuwur lan kapadhetan daya sing dhuwur), konduktivitas listrik sing dhuwur, lan konduktivitas termal sing dhuwur, iki diarepake bakal dadi bahan dhasar sing paling akeh digunakake kanggo nggawe chip semikonduktor ing mangsa ngarep. Utamane ing bidang kendaraan energi anyar, pembangkit listrik fotovoltaik, transit sepur, jaringan cerdas lan bidang liyane, iki nduweni kaluwihan sing jelas.
Proses produksi SiC dipérang dadi telung langkah utama: pertumbuhan kristal tunggal SiC, pertumbuhan lapisan epitaksial, lan manufaktur piranti, sing cocog karo papat pranala utama rantai industri:substrat, epitaksi, piranti lan modul.
Cara utama kanggo nggawe substrat pisanan nggunakake metode sublimasi uap fisik kanggo nyublim bubuk ing lingkungan vakum suhu dhuwur, lan nuwuhake kristal silikon karbida ing permukaan kristal wiji liwat kontrol medan suhu. Nggunakake wafer silikon karbida minangka substrat, deposisi uap kimia digunakake kanggo nyimpen lapisan kristal tunggal ing wafer kanggo mbentuk wafer epitaksial. Antarane, nuwuhake lapisan epitaksial silikon karbida ing substrat silikon karbida konduktif bisa digawe dadi piranti daya, sing utamane digunakake ing kendaraan listrik, fotovoltaik lan bidang liyane; nuwuhake lapisan epitaksial galium nitrida ing semi-isolasisubstrat silikon karbidabisa digawe dadi piranti frekuensi radio, sing digunakake ing komunikasi 5G lan bidang liyane.
Kanggo saiki, substrat silikon karbida nduweni alangan teknis paling dhuwur ing rantai industri silikon karbida, lan substrat silikon karbida minangka sing paling angel diprodhuksi.
Hambatan produksi SiC durung rampung dirampungake, lan kualitas pilar kristal bahan mentah ora stabil lan ana masalah asil, sing nyebabake biaya piranti SiC larang. Rata-rata mung butuh 3 dina kanggo bahan silikon tuwuh dadi batang kristal, nanging butuh seminggu kanggo batang kristal silikon karbida. Batang kristal silikon umume bisa tuwuh nganti 200cm, nanging batang kristal silikon karbida mung bisa tuwuh nganti 2cm. Kajaba iku, SiC dhewe minangka bahan sing atos lan rapuh, lan wafer sing digawe saka iku rentan pecah pinggiran nalika nggunakake pemotongan wafer mekanik tradisional, sing mengaruhi asil lan keandalan produk. Substrat SiC beda banget karo ingot silikon tradisional, lan kabeh saka peralatan, proses, pangolahan nganti pemotongan kudu dikembangake kanggo nangani silikon karbida.
Rantai industri silikon karbida utamane dipérang dadi patang pranala utama: substrat, epitaksi, piranti lan aplikasi. Bahan substrat minangka pondasi rantai industri, bahan epitaksi minangka kunci kanggo manufaktur piranti, piranti minangka inti rantai industri, lan aplikasi minangka kekuatan pendorong kanggo pangembangan industri. Industri hulu nggunakake bahan mentah kanggo nggawe bahan substrat liwat metode sublimasi uap fisik lan metode liyane, banjur nggunakake metode deposisi uap kimia lan metode liyane kanggo tuwuh bahan epitaksi. Industri tengah nggunakake bahan hulu kanggo nggawe piranti frekuensi radio, piranti daya lan piranti liyane, sing pungkasane digunakake ing komunikasi 5G hilir. , kendaraan listrik, transit sepur, lan liya-liyane. Antarane, substrat lan epitaksi nyumbang 60% saka biaya rantai industri lan minangka nilai utama rantai industri.
Substrat SiC: Kristal SiC biasane diprodhuksi nggunakake metode Lely. Produk utama internasional lagi transisi saka 4 inci dadi 6 inci, lan produk substrat konduktif 8 inci wis dikembangake. Substrat domestik utamane 4 inci. Amarga jalur produksi wafer silikon 6 inci sing wis ana bisa ditingkatake lan diowahi kanggo ngasilake piranti SiC, pangsa pasar substrat SiC 6 inci sing dhuwur bakal dijaga sajrone wektu sing suwe.
Proses substrat silikon karbida iku rumit lan angel diprodhuksi. Substrat silikon karbida minangka bahan kristal tunggal semikonduktor senyawa sing kasusun saka rong unsur: karbon lan silikon. Saiki, industri utamane nggunakake bubuk karbon kanthi kemurnian dhuwur lan bubuk silikon kanthi kemurnian dhuwur minangka bahan mentah kanggo nyintesis bubuk silikon karbida. Ing sangisore medan suhu khusus, metode transmisi uap fisik diwasa (metode PVT) digunakake kanggo numbuhake silikon karbida kanthi macem-macem ukuran ing tungku pertumbuhan kristal. Ingot kristal pungkasane diproses, dipotong, digiling, dipoles, diresiki lan pirang-pirang proses liyane kanggo ngasilake substrat silikon karbida.
Wektu kiriman: 22 Mei 2024