Kizazi cha kwanza cha vifaa vya semiconductor kinawakilishwa na silicon ya kitamaduni (Si) na germanium (Ge), ambazo ndizo msingi wa utengenezaji wa saketi jumuishi. Zinatumika sana katika transistors na vigunduzi vya volteji ya chini, masafa ya chini, na nguvu ya chini. Zaidi ya 90% ya bidhaa za semiconductor zimetengenezwa kwa nyenzo zinazotegemea silicon;
Nyenzo za semiconductor za kizazi cha pili zinawakilishwa na gallium arsenide (GaAs), indium fosfidi (InP) na gallium fosfidi (GaP). Ikilinganishwa na vifaa vinavyotegemea silikoni, vina sifa za optoelectronic za masafa ya juu na kasi ya juu na hutumika sana katika nyanja za optoelectronics na microelectronics.
Kizazi cha tatu cha vifaa vya nusu-semiconductor kinawakilishwa na vifaa vinavyoibuka kama vile kabidi ya silikoni (SiC), nitridi ya galliamu (GaN), oksidi ya zinki (ZnO), almasi (C), na nitridi ya alumini (AlN).
Kabidi ya silikonini nyenzo muhimu ya msingi kwa ajili ya maendeleo ya tasnia ya semiconductor ya kizazi cha tatu. Vifaa vya nguvu vya kabidi ya silikoni vinaweza kukidhi kwa ufanisi ufanisi wa juu, upunguzaji na mahitaji mepesi ya mifumo ya kielektroniki ya nguvu pamoja na upinzani wao bora wa volteji ya juu, upinzani wa halijoto ya juu, upotevu mdogo na sifa zingine.
Kwa sababu ya sifa zake bora za kimwili: pengo kubwa la bendi (linalolingana na uga wa umeme ulioharibika sana na msongamano mkubwa wa nguvu), upitishaji umeme mwingi, na upitishaji joto mwingi, inatarajiwa kuwa nyenzo ya msingi inayotumika sana kwa kutengeneza chipu za semiconductor katika siku zijazo. Hasa katika nyanja za magari mapya ya nishati, uzalishaji wa umeme wa photovoltaic, usafiri wa reli, gridi mahiri na nyanja zingine, ina faida dhahiri.
Mchakato wa uzalishaji wa SiC umegawanywa katika hatua kuu tatu: Ukuaji wa fuwele moja ya SiC, ukuaji wa safu ya epitaxial na utengenezaji wa vifaa, ambavyo vinahusiana na viungo vinne vikuu vya mnyororo wa viwanda:substrate, epitaksi, vifaa na moduli.
Njia kuu ya utengenezaji wa substrate hutumia kwanza mbinu ya usablimishaji wa mvuke wa kimwili ili kusablimisha unga katika mazingira ya utupu yenye halijoto ya juu, na kukuza fuwele za karabidi ya silikoni kwenye uso wa fuwele ya mbegu kupitia udhibiti wa uwanja wa halijoto. Kwa kutumia wafer ya karabidi ya silikoni kama substrate, uwekaji wa mvuke wa kemikali hutumika kuweka safu ya fuwele moja kwenye wafer ili kuunda wafer ya epitaxial. Miongoni mwao, kukuza safu ya epitaxial ya karabidi ya silikoni kwenye substrate ya karabidi ya silikoni inayopitisha hewa kunaweza kufanywa kuwa vifaa vya umeme, ambavyo hutumika zaidi katika magari ya umeme, photovoltaics na nyanja zingine; kukuza safu ya epitaxial ya gallium nitride kwenye nusu-insulation.substrate ya kabidi ya silikoniinaweza kutengenezwa zaidi kuwa vifaa vya masafa ya redio, vinavyotumika katika mawasiliano ya 5G na nyanja zingine.
Kwa sasa, substrates za kabidi ya silikoni zina vikwazo vya kiufundi vya juu zaidi katika mnyororo wa tasnia ya kabidi ya silikoni, na substrates za kabidi ya silikoni ndizo ngumu zaidi kutengeneza.
Kikwazo cha uzalishaji wa SiC hakijatatuliwa kikamilifu, na ubora wa nguzo za fuwele za malighafi si imara na kuna tatizo la mavuno, ambalo husababisha gharama kubwa ya vifaa vya SiC. Inachukua wastani wa siku 3 tu kwa nyenzo za silikoni kukua na kuwa fimbo ya fuwele, lakini inachukua wiki moja kwa fimbo ya fuwele ya silikoni. Fimbo ya fuwele ya silikoni ya jumla inaweza kukua na urefu wa sentimita 200, lakini fimbo ya fuwele ya silikoni ya silikoni inaweza kukua na urefu wa sentimita 2 pekee. Zaidi ya hayo, SiC yenyewe ni nyenzo ngumu na dhaifu, na wafers zilizotengenezwa nayo zinaweza kukatika kwa makali wakati wa kutumia vipande vya kawaida vya wafer vya kukata mitambo, ambavyo huathiri mavuno na uaminifu wa bidhaa. Substrates za SiC ni tofauti sana na ingots za silikoni za kitamaduni, na kila kitu kuanzia vifaa, michakato, usindikaji hadi kukata kinahitaji kutengenezwa ili kushughulikia silikoni ya silikoni.
Mnyororo wa sekta ya kabonidi ya silikoni umegawanywa hasa katika viungo vinne vikuu: substrate, epitaksi, vifaa na matumizi. Vifaa vya substrate ndio msingi wa mnyororo wa sekta, vifaa vya epitaksi ni ufunguo wa utengenezaji wa vifaa, vifaa ndio msingi wa mnyororo wa sekta, na matumizi ndio nguvu inayoendesha maendeleo ya viwanda. Sekta ya juu hutumia malighafi kutengeneza vifaa vya substrate kupitia mbinu za usablimishaji wa mvuke wa kimwili na njia zingine, na kisha hutumia mbinu za utuaji wa mvuke wa kemikali na njia zingine kukuza vifaa vya epitaksi. Sekta ya kati hutumia vifaa vya juu kutengeneza vifaa vya masafa ya redio, vifaa vya umeme na vifaa vingine, ambavyo hatimaye hutumika katika mawasiliano ya chini ya 5G, magari ya umeme, usafiri wa reli, n.k. Miongoni mwao, substrate na epitaksi huchangia 60% ya gharama ya mnyororo wa sekta na ndio thamani kuu ya mnyororo wa sekta.
Sehemu ya chini ya SiC: Fuwele za SiC kwa kawaida hutengenezwa kwa kutumia mbinu ya Lely. Bidhaa kuu za kimataifa zinabadilika kutoka inchi 4 hadi inchi 6, na bidhaa za sehemu ya chini ya upitishaji ya inchi 8 zimetengenezwa. Sehemu ya chini ya ndani kwa kiasi kikubwa ni inchi 4. Kwa kuwa mistari ya uzalishaji wa wafer ya silikoni ya inchi 6 iliyopo inaweza kuboreshwa na kubadilishwa ili kutoa vifaa vya SiC, sehemu kubwa ya soko ya sehemu ya chini ya SiC ya inchi 6 itadumishwa kwa muda mrefu.
Mchakato wa substrate ya kaboni ya silikoni ni mgumu na mgumu kutengeneza. Substrate ya kaboni ya silikoni ni nyenzo ya fuwele moja ya nusu-semiconductor iliyo na vipengele viwili: kaboni na silikoni. Kwa sasa, tasnia hutumia hasa unga wa kaboni wenye usafi wa hali ya juu na unga wa silicon wenye usafi wa hali ya juu kama malighafi ili kutengeneza unga wa kaboni ya silikoni. Chini ya uwanja maalum wa halijoto, mbinu ya upitishaji wa mvuke wa kimwili uliokomaa (njia ya PVT) hutumika kukuza kaboni ya silikoni ya ukubwa tofauti katika tanuru ya ukuaji wa fuwele. Ingot ya fuwele hatimaye husindikwa, kukatwa, kusagwa, kung'arishwa, kusafishwa na michakato mingine mingi ili kutoa substrate ya kaboni ya silikoni.
Muda wa chapisho: Mei-22-2024