Ang unang henerasyon ng mga materyales na semiconductor ay kinakatawan ng tradisyonal na silicon (Si) at germanium (Ge), na siyang batayan para sa paggawa ng integrated circuit. Malawakang ginagamit ang mga ito sa mga low-voltage, low-frequency, at low-power transistors at detectors. Mahigit sa 90% ng mga produktong semiconductor ay gawa sa mga materyales na nakabatay sa silicon;
Ang mga materyales ng semiconductor ng ikalawang henerasyon ay kinakatawan ng gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP) at gallium phosphide (GaP). Kung ikukumpara sa mga aparatong nakabatay sa silicon, mayroon silang mga katangiang optoelectronic na may mataas na frequency at mataas na bilis at malawakang ginagamit sa mga larangan ng optoelectronics at microelectronics.
Ang ikatlong henerasyon ng mga materyales na semiconductor ay kinakatawan ng mga umuusbong na materyales tulad ng silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), zinc oxide (ZnO), diamond (C), at aluminum nitride (AlN).
Silikon karbidaay isang mahalagang pangunahing materyal para sa pag-unlad ng industriya ng semiconductor ng ikatlong henerasyon. Ang mga aparatong pang-kapangyarihan na silikon karbida ay epektibong nakakatugon sa mga kinakailangan sa mataas na kahusayan, pagpapaliit, at magaan ng mga sistemang elektroniko ng kuryente dahil sa kanilang mahusay na resistensya sa mataas na boltahe, resistensya sa mataas na temperatura, mababang pagkawala, at iba pang mga katangian.
Dahil sa mga nakahihigit na katangiang pisikal nito: mataas na band gap (katumbas ng mataas na breakdown electric field at mataas na power density), mataas na electrical conductivity, at mataas na thermal conductivity, inaasahang ito ang magiging pinakamalawak na ginagamit na pangunahing materyal para sa paggawa ng semiconductor chips sa hinaharap. Lalo na sa mga larangan ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya, photovoltaic power generation, rail transit, smart grids at iba pang larangan, mayroon itong malinaw na mga bentahe.
Ang proseso ng produksyon ng SiC ay nahahati sa tatlong pangunahing hakbang: paglaki ng SiC single crystal, paglaki ng epitaxial layer at paggawa ng device, na tumutugma sa apat na pangunahing link ng industrial chain:substrate, epitaksi, mga aparato at mga modyul.
Ang pangunahing pamamaraan ng paggawa ng mga substrate ay unang gumagamit ng pisikal na paraan ng sublimasyon ng singaw upang i-sublimate ang pulbos sa isang kapaligirang vacuum na may mataas na temperatura, at palaguin ang mga kristal ng silicon carbide sa ibabaw ng kristal ng binhi sa pamamagitan ng pagkontrol ng isang patlang ng temperatura. Gamit ang isang silicon carbide wafer bilang substrate, ginagamit ang kemikal na pagdeposito ng singaw upang magdeposito ng isang layer ng solong kristal sa wafer upang bumuo ng isang epitaxial wafer. Kabilang sa mga ito, ang pagpapalaki ng isang silicon carbide epitaxial layer sa isang conductive silicon carbide substrate ay maaaring gawing mga power device, na pangunahing ginagamit sa mga electric vehicle, photovoltaics at iba pang larangan; pagpapalaki ng isang gallium nitride epitaxial layer sa isang semi-insulating.substrate ng silikon na karbidmaaari pang gawing mga radio frequency device, na ginagamit sa 5G na komunikasyon at iba pang larangan.
Sa ngayon, ang mga silicon carbide substrate ang may pinakamataas na teknikal na hadlang sa kadena ng industriya ng silicon carbide, at ang mga silicon carbide substrate ang pinakamahirap gawin.
Hindi pa lubusang nareresolba ang problema sa produksyon ng SiC, at ang kalidad ng mga hilaw na materyales na crystal pillar ay hindi matatag at may problema sa ani, na humahantong sa mataas na halaga ng mga SiC device. Inaabot lamang ng average na 3 araw para lumaki ang silicon material at maging crystal rod, ngunit inaabot ng isang linggo para sa isang silicon carbide crystal rod. Ang isang pangkalahatang silicon crystal rod ay maaaring lumaki ng 200cm ang haba, ngunit ang isang silicon carbide crystal rod ay maaari lamang lumaki ng 2cm ang haba. Bukod dito, ang SiC mismo ay isang matigas at malutong na materyal, at ang mga wafer na gawa dito ay madaling mabali kapag gumagamit ng tradisyonal na mechanical cutting wafer dicing, na nakakaapekto sa ani at pagiging maaasahan ng produkto. Ang mga SiC substrate ay ibang-iba sa mga tradisyonal na silicon ingot, at lahat ng bagay mula sa kagamitan, proseso, pagproseso hanggang sa pagputol ay kailangang paunlarin upang mahawakan ang silicon carbide.
Ang kadena ng industriya ng silicon carbide ay pangunahing nahahati sa apat na pangunahing kawing: substrate, epitaxy, mga aparato at mga aplikasyon. Ang mga materyales ng substrate ang pundasyon ng kadena ng industriya, ang mga materyales na epitaxial ang susi sa paggawa ng aparato, ang mga aparato ang pangunahing bahagi ng kadena ng industriya, at ang mga aplikasyon ang puwersang nagtutulak para sa pag-unlad ng industriya. Ang industriya ng upstream ay gumagamit ng mga hilaw na materyales upang gumawa ng mga materyales ng substrate sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng pisikal na sublimasyon ng singaw at iba pang mga pamamaraan, at pagkatapos ay gumagamit ng mga pamamaraan ng kemikal na pagdeposito ng singaw at iba pang mga pamamaraan upang palaguin ang mga materyales na epitaxial. Ang industriya ng midstream ay gumagamit ng mga materyales sa upstream upang gumawa ng mga aparato ng radio frequency, mga aparato ng kuryente at iba pang mga aparato, na sa huli ay ginagamit sa mga komunikasyon sa downstream na 5G, mga sasakyang de-kuryente, riles ng tren, atbp. Kabilang sa mga ito, ang substrate at epitaxy ay bumubuo ng 60% ng gastos ng kadena ng industriya at ang pangunahing halaga ng kadena ng industriya.
SiC substrate: Ang mga kristal na SiC ay karaniwang ginagawa gamit ang pamamaraang Lely. Ang mga pangunahing produkto sa buong mundo ay lumilipat mula 4 na pulgada patungong 6 na pulgada, at ang mga produktong konduktibong substrate na 8-pulgada ay nabubuo na. Ang mga lokal na substrate ay pangunahing 4 na pulgada. Dahil ang mga umiiral na linya ng produksyon ng 6-pulgadang silicon wafer ay maaaring i-upgrade at baguhin upang makagawa ng mga aparatong SiC, ang mataas na bahagi sa merkado ng 6-pulgadang SiC substrate ay mapapanatili sa mahabang panahon.
Ang proseso ng silicon carbide substrate ay kumplikado at mahirap gawin. Ang silicon carbide substrate ay isang compound semiconductor single crystal material na binubuo ng dalawang elemento: carbon at silicon. Sa kasalukuyan, ang industriya ay pangunahing gumagamit ng high-purity carbon powder at high-purity silicon powder bilang hilaw na materyales upang i-synthesize ang silicon carbide powder. Sa ilalim ng isang espesyal na temperatura, ang mature physical vapor transmission method (PVT method) ay ginagamit upang palaguin ang silicon carbide na may iba't ibang laki sa isang crystal growth furnace. Ang crystal ingot ay sa wakas ay pinoproseso, pinuputol, giniling, pinakintab, nililinis at iba pang maraming proseso upang makagawa ng silicon carbide substrate.
Oras ng pag-post: Mayo-22-2024