L-ewwel ġenerazzjoni ta' materjali semikondutturi hija rappreżentata mis-silikon tradizzjonali (Si) u l-ġermanju (Ge), li huma l-bażi għall-manifattura taċ-ċirkwiti integrati. Dawn jintużaw ħafna fi transistors u ditekters ta' vultaġġ baxx, frekwenza baxxa u qawwa baxxa. Aktar minn 90% tal-prodotti semikondutturi huma magħmula minn materjali bbażati fuq is-silikon;
It-tieni ġenerazzjoni ta' materjali semikondutturi huma rappreżentati minn gallju arseniku (GaAs), indju fosfid (InP) u gallju fosfid (GaP). Meta mqabbla ma' apparati bbażati fuq is-silikon, għandhom proprjetajiet optoelettroniċi ta' frekwenza għolja u veloċità għolja u jintużaw ħafna fl-oqsma tal-optoelettronika u l-mikroelettronika.
It-tielet ġenerazzjoni ta' materjali semikondutturi hija rappreżentata minn materjali emerġenti bħal karbur tas-silikon (SiC), nitrur tal-gallju (GaN), ossidu taż-żingu (ZnO), djamant (C), u nitrur tal-aluminju (AlN).
Karbur tas-silikonhuwa materjal bażiku importanti għall-iżvilupp tal-industrija tas-semikondutturi tat-tielet ġenerazzjoni. L-apparati tal-enerġija tal-karbur tas-silikon jistgħu jissodisfaw b'mod effettiv ir-rekwiżiti ta' effiċjenza għolja, minjaturizzazzjoni u ħfief tas-sistemi elettroniċi tal-enerġija bir-reżistenza eċċellenti tagħhom għal vultaġġ għoli, reżistenza għat-temperatura għolja, telf baxx u proprjetajiet oħra.
Minħabba l-proprjetajiet fiżiċi superjuri tiegħu: band gap għoli (li jikkorrispondi għal kamp elettriku ta' tkissir għoli u densità għolja ta' qawwa), konduttività elettrika għolja, u konduttività termali għolja, huwa mistenni li jsir l-aktar materjal bażiku użat ħafna għall-manifattura ta' ċipep semikondutturi fil-futur. Speċjalment fl-oqsma ta' vetturi tal-enerġija ġodda, ġenerazzjoni tal-enerġija fotovoltajka, trasport ferrovjarju, grids intelliġenti u oqsma oħra, għandu vantaġġi ovvji.
Il-proċess tal-produzzjoni tas-SiC huwa maqsum fi tliet passi ewlenin: it-tkabbir ta' kristall wieħed tas-SiC, it-tkabbir tas-saff epitassjali u l-manifattura tal-apparat, li jikkorrispondu għall-erba' ħoloq ewlenin tal-katina industrijali:sottostrat, epitassija, apparati u moduli.
Il-metodu ewlieni tal-manifattura tas-sottostrati l-ewwel juża l-metodu ta' sublimazzjoni fiżika tal-fwar biex jissublima t-trab f'ambjent ta' vakwu b'temperatura għolja, u jkabbar kristalli tal-karbur tas-silikon fuq il-wiċċ tal-kristall taż-żerriegħa permezz tal-kontroll ta' kamp tat-temperatura. Bl-użu ta' wejfer tal-karbur tas-silikon bħala sottostrat, id-depożizzjoni kimika tal-fwar tintuża biex tiddepożita saff ta' kristall wieħed fuq il-wejfer biex tifforma wejfer epitassjali. Fost dawn, it-tkabbir ta' saff epitassjali tal-karbur tas-silikon fuq sottostrat konduttiv tal-karbur tas-silikon jista' jsir f'apparati tal-enerġija, li jintużaw prinċipalment f'vetturi elettriċi, fotovoltajċi u oqsma oħra; it-tkabbir ta' saff epitassjali tan-nitrid tal-gallju fuq semi-insulazzjonisottostrat tal-karbur tas-silikonjistgħu jsiru aktar f'apparati ta' frekwenza tar-radju, użati fil-komunikazzjonijiet 5G u oqsma oħra.
Għalissa, is-sottostrati tal-karbur tas-silikon għandhom l-ogħla ostakli tekniċi fil-katina tal-industrija tal-karbur tas-silikon, u s-sottostrati tal-karbur tas-silikon huma l-aktar diffiċli biex jiġu prodotti.
L-ostaklu fil-produzzjoni tas-SiC għadu ma ġiex solvut kompletament, u l-kwalità tal-pilastri tal-kristall tal-materja prima hija instabbli u hemm problema ta' rendiment, li twassal għall-ispiża għolja tal-apparati tas-SiC. Jieħu biss medja ta' 3 ijiem biex il-materjal tas-silikon jikber f'virga tal-kristall, iżda tieħu ġimgħa għal virga tal-kristall tal-karbur tas-silikon. Virga tal-kristall tas-silikon ġenerali tista' tikber 200 ċm fit-tul, iżda virga tal-kristall tal-karbur tas-silikon tista' tikber biss 2 ċm fit-tul. Barra minn hekk, is-SiC innifsu huwa materjal iebes u fraġli, u l-wejfers magħmula minnu huma suxxettibbli għal tqattigħ fit-truf meta jużaw qtugħ mekkaniku tradizzjonali tal-wejfer, li jaffettwa r-rendiment u l-affidabbiltà tal-prodott. Is-sottostrati tas-SiC huma differenti ħafna mill-ingotti tas-silikon tradizzjonali, u kollox, mit-tagħmir, il-proċessi, l-ipproċessar sat-tqattigħ, jeħtieġ li jiġi żviluppat biex jimmaniġġja l-karbur tas-silikon.
Il-katina tal-industrija tas-silikon karbur hija prinċipalment maqsuma f'erba' ħoloq ewlenin: sottostrat, epitassja, apparati u applikazzjonijiet. Il-materjali tas-sottostrat huma l-pedament tal-katina tal-industrija, il-materjali epitassjali huma ċ-ċavetta għall-manifattura tal-apparati, l-apparati huma l-qalba tal-katina tal-industrija, u l-applikazzjonijiet huma l-forza ewlenija għall-iżvilupp industrijali. L-industrija upstream tuża materja prima biex tagħmel materjali tas-sottostrat permezz ta' metodi ta' sublimazzjoni fiżika tal-fwar u metodi oħra, u mbagħad tuża metodi ta' depożizzjoni kimika tal-fwar u metodi oħra biex tkabbar materjali epitassjali. L-industrija midstream tuża materjali upstream biex tagħmel apparati ta' frekwenza tar-radju, apparati tal-enerġija u apparati oħra, li fl-aħħar mill-aħħar jintużaw f'komunikazzjonijiet 5G downstream, vetturi elettriċi, trasport ferrovjarju, eċċ. Fost dawn, is-sottostrat u l-epitassja jammontaw għal 60% tal-ispiża tal-katina tal-industrija u huma l-valur ewlieni tal-katina tal-industrija.
Sottostrat tas-SiC: Il-kristalli tas-SiC ġeneralment jiġu manifatturati bl-użu tal-metodu Lely. Il-prodotti ewlenin internazzjonali qed jaqilbu minn 4 pulzieri għal 6 pulzieri, u ġew żviluppati prodotti ta' sottostrat konduttiv ta' 8 pulzieri. Is-sottostrati domestiċi huma prinċipalment ta' 4 pulzieri. Peress li l-linji ta' produzzjoni eżistenti tal-wejfer tas-silikon ta' 6 pulzieri jistgħu jiġu aġġornati u trasformati biex jipproduċu apparati tas-SiC, is-sehem għoli tas-suq tas-sottostrati tas-SiC ta' 6 pulzieri se jinżamm għal żmien twil.
Il-proċess tas-sottostrat tal-karbur tas-silikon huwa kumpless u diffiċli biex jiġi prodott. Is-sottostrat tal-karbur tas-silikon huwa materjal semikonduttur kompost ta' kristall wieħed magħmul minn żewġ elementi: karbonju u silikon. Fil-preżent, l-industrija tuża prinċipalment trab tal-karbonju ta' purità għolja u trab tas-silikon ta' purità għolja bħala materja prima biex tissintetizza t-trab tal-karbur tas-silikon. Taħt kamp ta' temperatura speċjali, il-metodu ta' trasmissjoni fiżika tal-fwar matur (metodu PVT) jintuża biex jikber il-karbur tas-silikon ta' daqsijiet differenti f'forn tat-tkabbir tal-kristall. L-ingott tal-kristall finalment jiġi pproċessat, maqtugħ, mitħun, illustrat, imnaddaf u proċessi multipli oħra biex jipproduċi sottostrat tal-karbur tas-silikon.
Ħin tal-posta: 22 ta' Mejju 2024