Naon waé halangan téknis pikeun silikon karbida?

Generasi munggaran bahan semikonduktor diwakilan ku silikon (Si) sareng germanium (Ge) tradisional, anu mangrupikeun dasar pikeun manufaktur sirkuit terpadu. Éta seueur dianggo dina transistor sareng detektor tegangan rendah, frékuénsi rendah, sareng kakuatan rendah. Langkung ti 90% produk semikonduktor didamel tina bahan berbasis silikon;
Bahan semikonduktor generasi kadua digambarkeun ku galium arsenida (GaAs), indium fosfida (InP) sareng galium fosfida (GaP). Dibandingkeun sareng alat basis silikon, éta gaduh sipat optoelektronik frékuénsi luhur sareng kecepatan luhur sareng seueur dianggo dina widang optoelektronik sareng mikroelektronik.
Generasi katilu bahan semikonduktor digambarkeun ku bahan-bahan anu muncul sapertos silikon karbida (SiC), galium nitrida (GaN), séng oksida (ZnO), inten (C), sareng aluminium nitrida (AlN).

Silikon karbidamangrupa bahan dasar anu penting pikeun pamekaran industri semikonduktor generasi katilu. Alat daya silikon karbida tiasa sacara efektif minuhan sarat efisiensi anu luhur, miniaturisasi sareng hampang tina sistem éléktronik daya kalayan résistansi tegangan tinggi anu saé, résistansi suhu anu luhur, karugian anu handap sareng sipat-sipat sanésna.

Kusabab sipat fisikna anu unggul: celah pita anu luhur (saluyu sareng médan listrik anu rusak sareng kapadetan daya anu luhur), konduktivitas listrik anu luhur, sareng konduktivitas termal anu luhur, ieu diperkirakeun bakal janten bahan dasar anu paling seueur dianggo pikeun ngadamel chip semikonduktor di hareup. Utamana dina widang kendaraan énergi anyar, pembangkit listrik fotovoltaik, transit karéta api, jaringan pinter sareng widang sanésna, ieu ngagaduhan kaunggulan anu jelas.

Prosés produksi SiC dibagi kana tilu léngkah utama: kamekaran kristal tunggal SiC, kamekaran lapisan epitaksial sareng manufaktur alat, anu saluyu sareng opat mata rantai industri:substrat, epitaksi, alat sareng modul.

Métode utama pikeun ngadamel substrat mimitina nganggo metode sublimasi uap fisik pikeun ngasublimasi bubuk dina lingkungan vakum suhu luhur, sareng numuwuhkeun kristal silikon karbida dina permukaan kristal siki ngalangkungan kontrol médan suhu. Nganggo wafer silikon karbida salaku substrat, déposisi uap kimiawi dianggo pikeun neundeun lapisan kristal tunggal dina wafer pikeun ngabentuk wafer epitaksial. Di antarana, numuwuhkeun lapisan epitaksial silikon karbida dina substrat silikon karbida konduktif tiasa didamel janten alat listrik, anu utamina dianggo dina kendaraan listrik, fotovoltaik sareng widang sanésna; numuwuhkeun lapisan epitaksial galium nitrida dina semi-insulasisubstrat silikon karbidasalajengna tiasa didamel janten alat frékuénsi radio, anu dianggo dina komunikasi 5G sareng widang sanésna.

Ayeuna, substrat silikon karbida gaduh halangan téknis pangluhurna dina ranté industri silikon karbida, sareng substrat silikon karbida mangrupikeun anu paling sesah diproduksi.

Hambatan produksi SiC tacan direngsekeun sacara lengkep, sareng kualitas pilar kristal bahan baku teu stabil sareng aya masalah hasil, anu nyababkeun mahalna biaya alat SiC. Rata-rata ngan ukur peryogi 3 dinten kanggo bahan silikon pikeun tumbuh janten batang kristal, tapi peryogi saminggu kanggo batang kristal silikon karbida. Batang kristal silikon umum tiasa panjangna 200cm, tapi batang kristal silikon karbida ngan ukur tiasa panjangna 2cm. Leuwih ti éta, SiC sorangan mangrupikeun bahan anu keras sareng rapuh, sareng wafer anu didamel tina éta rentan ka chipping ujung nalika nganggo potongan wafer mékanis tradisional, anu mangaruhan hasil sareng reliabilitas produk. Substrat SiC béda pisan sareng ingot silikon tradisional, sareng sadayana ti alat, prosés, pamrosésan dugi ka motong kedah dikembangkeun pikeun nanganan silikon karbida.

Ranté industri silikon karbida utamina dibagi kana opat tautan utama: substrat, epitaksi, alat sareng aplikasi. Bahan substrat mangrupikeun pondasi ranté industri, bahan epitaksi mangrupikeun konci pikeun manufaktur alat, alat mangrupikeun inti ranté industri, sareng aplikasi mangrupikeun kakuatan pendorong pikeun pamekaran industri. Industri hulu nganggo bahan baku pikeun ngadamel bahan substrat ngalangkungan metode sublimasi uap fisik sareng metode sanésna, teras nganggo metode déposisi uap kimia sareng metode sanésna pikeun melak bahan epitaksi. Industri midstream nganggo bahan hulu pikeun ngadamel alat frékuénsi radio, alat listrik sareng alat sanésna, anu pamustunganana dianggo dina komunikasi 5G hilir. , kendaraan listrik, transit karéta api, jsb. Di antarana, substrat sareng epitaksi nyumbang 60% tina biaya ranté industri sareng mangrupikeun nilai utama ranté industri.

Substrat SiC: Kristal SiC biasana diproduksi nganggo metode Lely. Produk utama internasional nuju transisi tina 4 inci ka 6 inci, sareng produk substrat konduktif 8 inci parantos dikembangkeun. Substrat domestik utamina 4 inci. Kusabab jalur produksi wafer silikon 6 inci anu tos aya tiasa ditingkatkeun sareng dirobih pikeun ngahasilkeun alat SiC, pangsa pasar anu luhur tina substrat SiC 6 inci bakal dijaga salami lami.

Prosés substrat silikon karbida téh rumit sarta hésé dihasilkeun. Substrat silikon karbida nyaéta bahan semikonduktor kristal tunggal majemuk anu diwangun ku dua unsur: karbon jeung silikon. Ayeuna, industri ieu utamana ngagunakeun bubuk karbon kalawan kamurnian luhur sarta bubuk silikon kalawan kamurnian luhur salaku bahan baku pikeun nyintésis bubuk silikon karbida. Dina widang suhu husus, métode transmisi uap fisik dewasa (métode PVT) dipaké pikeun melak silikon karbida tina ukuran anu béda-béda dina tungku pertumbuhan kristal. Ingot kristal tungtungna diolah, dipotong, digiling, dipoles, dibersihkeun sarta sababaraha prosés séjénna pikeun ngahasilkeun substrat silikon karbida.