Gjenerata e parë e materialeve gjysmëpërçuese përfaqësohet nga silici tradicional (Si) dhe germaniumi (Ge), të cilët janë baza për prodhimin e qarqeve të integruara. Ato përdoren gjerësisht në transistorë dhe detektorë me tension të ulët, frekuencë të ulët dhe fuqi të ulët. Më shumë se 90% e produkteve gjysmëpërçuese janë bërë nga materiale me bazë silikoni;
Materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së dytë përfaqësohen nga arsenuri i galiumit (GaAs), fosfidi i indiumit (InP) dhe fosfidi i galiumit (GaP). Krahasuar me pajisjet me bazë silikoni, ato kanë veti optoelektronike me frekuencë të lartë dhe shpejtësi të lartë dhe përdoren gjerësisht në fushat e optoelektronikës dhe mikroelektronikës.
Gjenerata e tretë e materialeve gjysmëpërçuese përfaqësohet nga materiale të reja si karbidi i silicit (SiC), nitridi i galiumit (GaN), oksidi i zinkut (ZnO), diamanti (C) dhe nitridi i aluminit (AlN).
Karbid silikoniështë një material bazë i rëndësishëm për zhvillimin e industrisë së gjysmëpërçuesve të gjeneratës së tretë. Pajisjet e energjisë prej karabit të silikonit mund të përmbushin në mënyrë efektive kërkesat e efikasitetit të lartë, miniaturizimit dhe peshës së lehtë të sistemeve elektronike të energjisë me rezistencën e tyre të shkëlqyer ndaj tensionit të lartë, rezistencës ndaj temperaturës së lartë, humbjeve të ulëta dhe vetive të tjera.
Për shkak të vetive të tij fizike superiore: boshllëk i lartë brezash (që korrespondon me fushë elektrike me ndarje të lartë dhe dendësi të lartë të fuqisë), përçueshmëri të lartë elektrike dhe përçueshmëri të lartë termike, pritet të bëhet materiali bazë më i përdorur gjerësisht për prodhimin e çipave gjysmëpërçues në të ardhmen. Sidomos në fushat e automjeteve me energji të re, gjenerimit të energjisë fotovoltaike, transportit hekurudhor, rrjeteve inteligjente dhe fushave të tjera, ai ka përparësi të dukshme.
Procesi i prodhimit të SiC ndahet në tre hapa kryesorë: rritja e kristalit të vetëm SiC, rritja e shtresës epitaksiale dhe prodhimi i pajisjeve, të cilat korrespondojnë me katër hallkat kryesore të zinxhirit industrial:substrati, epitaksi, pajisje dhe module.
Metoda kryesore e prodhimit të substrateve përdor së pari metodën e sublimimit fizik të avullit për të sublimuar pluhurin në një mjedis vakumi me temperaturë të lartë dhe për të rritur kristale karbidi silici në sipërfaqen e kristalit fillestar përmes kontrollit të një fushe temperature. Duke përdorur një pllakë karbidi silici si substrat, depozitimi kimik i avullit përdoret për të depozituar një shtresë kristali të vetëm në pllakë për të formuar një pllakë epitaksiale. Midis tyre, rritja e një shtrese epitaksiale karbidi silici në një substrat përçues të karbidit të silicit mund të shndërrohet në pajisje energjie, të cilat përdoren kryesisht në automjete elektrike, fotovoltaikë dhe fusha të tjera; rritja e një shtrese epitaksiale nitriti galiumi në një gjysmë-izolues.substrati i karbidit të silikonitmund të shndërrohen më tej në pajisje me frekuencë radio, të përdorura në komunikimet 5G dhe fusha të tjera.
Për momentin, substratet e karabit të silicit kanë barrierat më të larta teknike në zinxhirin e industrisë së karabit të silicit, dhe substratet e karabit të silicit janë më të vështirat për t'u prodhuar.
Problemi i prodhimit të SiC nuk është zgjidhur plotësisht, dhe cilësia e shtyllave kristalore të lëndës së parë është e paqëndrueshme dhe ekziston një problem me rendimentin, gjë që çon në koston e lartë të pajisjeve SiC. Duhen vetëm mesatarisht 3 ditë që materiali i silikonit të rritet në një shufër kristali, por një shufër kristali karbidi silikoni duhet një javë. Një shufër kristali silikoni në përgjithësi mund të rritet 200 cm e gjatë, por një shufër kristali karbidi silikoni mund të rritet vetëm 2 cm e gjatë. Për më tepër, vetë SiC është një material i fortë dhe i brishtë, dhe pllakat e bëra prej tij janë të prirura për çarje të skajeve kur përdoren prerjet tradicionale mekanike të pllakave, gjë që ndikon në rendimentin dhe besueshmërinë e produktit. Substratet SiC janë shumë të ndryshme nga shufrat tradicionale të silikonit, dhe gjithçka, nga pajisjet, proceset, përpunimi deri te prerja, duhet të zhvillohet për të trajtuar karbidin e silikonit.
Zinxhiri i industrisë së karbidit të silikonit është i ndarë kryesisht në katër hallka kryesore: substrati, epitaksi, pajisjet dhe aplikimet. Materialet e substratit janë themeli i zinxhirit të industrisë, materialet epitaksiale janë çelësi i prodhimit të pajisjeve, pajisjet janë thelbi i zinxhirit të industrisë dhe aplikimet janë forca lëvizëse për zhvillimin industrial. Industria e rrjedhës së sipërme përdor lëndë të para për të prodhuar materiale substrati përmes metodave fizike të sublimimit të avullit dhe metodave të tjera, dhe më pas përdor metoda kimike të depozitimit të avullit dhe metoda të tjera për të rritur materiale epitaksiale. Industria e mesme përdor materiale të rrjedhës së sipërme për të prodhuar pajisje me frekuencë radio, pajisje energjie dhe pajisje të tjera, të cilat përdoren në fund të fundit në komunikimet 5G të rrjedhës së poshtme, automjetet elektrike, transportin hekurudhor, etj. Midis tyre, substrati dhe epitaksi përbëjnë 60% të kostos së zinxhirit të industrisë dhe janë vlera kryesore e zinxhirit të industrisë.
Substrati SiC: Kristalet SiC zakonisht prodhohen duke përdorur metodën Lely. Produktet kryesore ndërkombëtare po kalojnë nga 4 inç në 6 inç, dhe janë zhvilluar produkte substrati përçues 8 inç. Substratet vendase janë kryesisht 4 inç. Meqenëse linjat ekzistuese të prodhimit të pllakave të silikonit 6 inç mund të përmirësohen dhe transformohen për të prodhuar pajisje SiC, pjesa e lartë e tregut të substrateve SiC 6 inç do të ruhet për një kohë të gjatë.
Procesi i substratit të karbidit të silicit është kompleks dhe i vështirë për t’u prodhuar. Substrati i karbidit të silicit është një material gjysmëpërçues monokristalor i përbërë nga dy elementë: karboni dhe silici. Aktualisht, industria përdor kryesisht pluhur karboni me pastërti të lartë dhe pluhur silici me pastërti të lartë si lëndë të para për të sintetizuar pluhurin e karbidit të silicit. Nën një fushë të veçantë temperature, metoda e transmetimit fizik të avullit të pjekur (metoda PVT) përdoret për të rritur karbidin e silicit të madhësive të ndryshme në një furrë rritjeje kristali. Shufra kristalore përpunohet, pritet, bluhet, lëmohet, pastrohet dhe përdoren procese të tjera të shumëfishta për të prodhuar një substrat karbidi silici.
Koha e postimit: 22 maj 2024