अर्धचालक सामग्रीको पहिलो पुस्तालाई परम्परागत सिलिकन (Si) र जर्मेनियम (Ge) द्वारा प्रतिनिधित्व गरिन्छ, जुन एकीकृत सर्किट निर्माणको आधार हुन्। तिनीहरू कम-भोल्टेज, कम-फ्रिक्वेन्सी, र कम-शक्ति ट्रान्जिस्टर र डिटेक्टरहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। ९०% भन्दा बढी अर्धचालक उत्पादनहरू सिलिकन-आधारित सामग्रीबाट बनेका हुन्छन्;
दोस्रो पुस्ताको अर्धचालक सामग्रीहरू ग्यालियम आर्सेनाइड (GaAs), इन्डियम फस्फाइड (InP) र ग्यालियम फस्फाइड (GaP) द्वारा प्रतिनिधित्व गरिन्छ। सिलिकन-आधारित उपकरणहरूको तुलनामा, तिनीहरूमा उच्च-फ्रिक्वेन्सी र उच्च-गति अप्टोइलेक्ट्रोनिक गुणहरू छन् र अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स र माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्सको क्षेत्रमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। ;
अर्धचालक सामग्रीको तेस्रो पुस्तालाई सिलिकन कार्बाइड (SiC), ग्यालियम नाइट्राइड (GaN), जिंक अक्साइड (ZnO), हीरा (C), र एल्युमिनियम नाइट्राइड (AlN) जस्ता उदीयमान सामग्रीहरूले प्रतिनिधित्व गर्छन्।
सिलिकन कार्बाइडतेस्रो पुस्ताको अर्धचालक उद्योगको विकासको लागि यो एक महत्त्वपूर्ण आधारभूत सामग्री हो। सिलिकन कार्बाइड पावर उपकरणहरूले उत्कृष्ट उच्च-भोल्टेज प्रतिरोध, उच्च तापक्रम प्रतिरोध, कम हानि र अन्य गुणहरूको साथ पावर इलेक्ट्रोनिक प्रणालीहरूको उच्च दक्षता, लघुकरण र हल्का तौल आवश्यकताहरू प्रभावकारी रूपमा पूरा गर्न सक्छन्।
यसको उत्कृष्ट भौतिक गुणहरूको कारण: उच्च ब्यान्ड ग्याप (उच्च ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र र उच्च शक्ति घनत्व अनुरूप), उच्च विद्युत चालकता, र उच्च थर्मल चालकता, यो भविष्यमा अर्धचालक चिपहरू बनाउनको लागि सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने आधारभूत सामग्री बन्ने अपेक्षा गरिएको छ। विशेष गरी नयाँ ऊर्जा सवारी साधनहरू, फोटोभोल्टिक पावर उत्पादन, रेल ट्रान्जिट, स्मार्ट ग्रिडहरू र अन्य क्षेत्रहरूमा, यसको स्पष्ट फाइदाहरू छन्।
SiC उत्पादन प्रक्रियालाई तीन प्रमुख चरणहरूमा विभाजन गरिएको छ: SiC एकल क्रिस्टल वृद्धि, एपिटेक्सियल तह वृद्धि र उपकरण निर्माण, जुन औद्योगिक श्रृंखलाका चार प्रमुख लिङ्कहरूसँग मेल खान्छ:सब्सट्रेट, एपिट्याक्सी, उपकरणहरू र मोड्युलहरू।
सब्सट्रेटहरू निर्माण गर्ने मुख्यधारा विधिले पहिले उच्च-तापमान भ्याकुम वातावरणमा पाउडरलाई उदात्तीकरण गर्न भौतिक वाष्प उदात्तीकरण विधि प्रयोग गर्दछ, र तापक्रम क्षेत्रको नियन्त्रण मार्फत बीउ क्रिस्टलको सतहमा सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टलहरू बढाउँछ। सब्सट्रेटको रूपमा सिलिकन कार्बाइड वेफर प्रयोग गरेर, रासायनिक वाष्प निक्षेपण प्रयोग गरी वेफरमा एकल क्रिस्टलको तह जम्मा गरेर एपिटेक्सियल वेफर बनाइन्छ। ती मध्ये, प्रवाहकीय सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटमा सिलिकन कार्बाइड एपिटेक्सियल तह बढाएर पावर उपकरणहरू बनाउन सकिन्छ, जुन मुख्यतया विद्युतीय सवारी साधन, फोटोभोल्टाइक्स र अन्य क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ; अर्ध-इन्सुलेटिङमा ग्यालियम नाइट्राइड एपिटेक्सियल तह बढाउँदैसिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट५जी सञ्चार र अन्य क्षेत्रहरूमा प्रयोग हुने रेडियो फ्रिक्वेन्सी उपकरणहरूमा पनि बनाउन सकिन्छ।
अहिलेको लागि, सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटहरूमा सिलिकन कार्बाइड उद्योग शृङ्खलामा उच्चतम प्राविधिक अवरोधहरू छन्, र सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटहरू उत्पादन गर्न सबैभन्दा गाह्रो छ।
SiC को उत्पादन अवरोध पूर्ण रूपमा समाधान भएको छैन, र कच्चा पदार्थ क्रिस्टल स्तम्भहरूको गुणस्तर अस्थिर छ र उपज समस्या छ, जसले SiC उपकरणहरूको उच्च लागत निम्त्याउँछ। सिलिकन सामग्री क्रिस्टल रडमा बढ्न औसतमा ३ दिन मात्र लाग्छ, तर सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल रडको लागि एक हप्ता लाग्छ। सामान्य सिलिकन क्रिस्टल रड २०० सेन्टिमिटर लामो हुन सक्छ, तर सिलिकन कार्बाइड क्रिस्टल रड केवल २ सेन्टिमिटर लामो हुन सक्छ। यसबाहेक, SiC आफैंमा कडा र भंगुर सामग्री हो, र यसबाट बनेका वेफरहरू परम्परागत मेकानिकल काट्ने वेफर डाइसिङ प्रयोग गर्दा किनारा चिपिङ हुने सम्भावना हुन्छ, जसले उत्पादनको उत्पादन र विश्वसनीयतालाई असर गर्छ। SiC सब्सट्रेटहरू परम्परागत सिलिकन इन्गटहरू भन्दा धेरै फरक हुन्छन्, र सिलिकन कार्बाइड ह्यान्डल गर्न उपकरण, प्रक्रियाहरू, प्रशोधनदेखि काट्नेसम्म सबै कुरा विकास गर्न आवश्यक छ।
सिलिकन कार्बाइड उद्योग श्रृंखला मुख्यतया चार प्रमुख लिङ्कहरूमा विभाजित छ: सब्सट्रेट, एपिटेक्सी, उपकरणहरू र अनुप्रयोगहरू। सब्सट्रेट सामग्रीहरू उद्योग श्रृंखलाको जग हुन्, एपिटेक्सियल सामग्रीहरू उपकरण निर्माणको लागि कुञ्जी हुन्, उपकरणहरू उद्योग श्रृंखलाको मूल हुन्, र अनुप्रयोगहरू औद्योगिक विकासको लागि प्रेरक शक्ति हुन्। अपस्ट्रीम उद्योगले भौतिक वाष्प उदात्तीकरण विधिहरू र अन्य विधिहरू मार्फत सब्सट्रेट सामग्रीहरू बनाउन कच्चा पदार्थ प्रयोग गर्दछ, र त्यसपछि एपिटेक्सियल सामग्रीहरू बढाउन रासायनिक वाष्प निक्षेपण विधिहरू र अन्य विधिहरू प्रयोग गर्दछ। मध्यधारा उद्योगले रेडियो फ्रिक्वेन्सी उपकरणहरू, पावर उपकरणहरू र अन्य उपकरणहरू बनाउन अपस्ट्रीम सामग्रीहरू प्रयोग गर्दछ, जुन अन्ततः डाउनस्ट्रीम 5G सञ्चारमा प्रयोग गरिन्छ। , विद्युतीय सवारी साधनहरू, रेल ट्रान्जिट, आदि। तिनीहरूमध्ये, सब्सट्रेट र एपिटेक्सीले उद्योग श्रृंखलाको लागतको 60% ओगटेका छन् र उद्योग श्रृंखलाको मुख्य मूल्य हुन्।
SiC सब्सट्रेट: SiC क्रिस्टलहरू सामान्यतया Lely विधि प्रयोग गरेर उत्पादन गरिन्छ। अन्तर्राष्ट्रिय मुख्यधारा उत्पादनहरू ४ इन्चबाट ६ इन्चमा परिवर्तन हुँदैछन्, र ८ इन्चको प्रवाहकीय सब्सट्रेट उत्पादनहरू विकास गरिएको छ। घरेलु सब्सट्रेटहरू मुख्यतया ४ इन्चका हुन्छन्। अवस्थित ६ इन्चको सिलिकन वेफर उत्पादन लाइनहरूलाई SiC उपकरणहरू उत्पादन गर्न अपग्रेड र रूपान्तरण गर्न सकिने भएकोले, ६ इन्चको SiC सब्सट्रेटहरूको उच्च बजार हिस्सा लामो समयसम्म कायम रहनेछ।
सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट प्रक्रिया जटिल र उत्पादन गर्न गाह्रो छ। सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट दुई तत्वहरू मिलेर बनेको एक यौगिक अर्धचालक एकल क्रिस्टल सामग्री हो: कार्बन र सिलिकन। हाल, उद्योगले मुख्यतया सिलिकन कार्बाइड पाउडर संश्लेषण गर्न कच्चा पदार्थको रूपमा उच्च-शुद्धता कार्बन पाउडर र उच्च-शुद्धता सिलिकन पाउडर प्रयोग गर्दछ। विशेष तापक्रम क्षेत्र अन्तर्गत, परिपक्व भौतिक वाष्प प्रसारण विधि (PVT विधि) क्रिस्टल वृद्धि भट्टीमा विभिन्न आकारका सिलिकन कार्बाइड बढाउन प्रयोग गरिन्छ। क्रिस्टल इन्गटलाई अन्ततः प्रशोधन, काट्ने, जमिनमा राख्ने, पालिश गर्ने, सफा गर्ने र अन्य धेरै प्रक्रियाहरूमा सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेट उत्पादन गरिन्छ।
पोस्ट समय: मे-२२-२०२४