וואָס זענען די טעכנישע שטערונגען צו סיליקאָן קאַרבייד?

די ערשטע דור פון האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן ווערט רעפּרעזענטירט דורך טראַדיציאָנעלן סיליקאָן (Si) און דזשערמאַניאַם (Ge), וואָס זענען די באַזע פֿאַר אינטעגרירטע קרייז פאַבריקאַציע. זיי ווערן ברייט גענוצט אין נידעריק-וואָולטידזש, נידעריק-פרעקווענץ און נידעריק-מאַכט טראַנזיסטאָרן און דעטעקטאָרן. מער ווי 90% פון האַלב-קאָנדוקטאָר פּראָדוקטן זענען געמאַכט פון סיליקאָן-באַזירטע מאַטעריאַלן;
די צווייטע דור האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן ווערן רעפּרעזענטירט דורך גאַליום אַרסעניד (GaAs), אינדיום פאָספיד (InP) און גאַליום פאָספיד (GaP). קאַמפּערד מיט סיליקאָן-באַזירטע דעוויסעס, האָבן זיי הויך-פרעקווענץ און הויך-גיכקייַט אָפּטאָעלעקטראָניק פּראָפּערטיעס און ווערן וויידלי געניצט אין די פעלדער פון אָפּטאָעלעקטראָניק און מיקראָעלעקטראָניק.
די דריטע דור פון האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן ווערט רעפּרעזענטירט דורך אויפֿקומענדיקע מאַטעריאַלן ווי סיליקאָן קאַרבייד (SiC), גאַליום ניטריד (GaN), צינק אָקסייד (ZnO), דיאַמאָנד (C), און אַלומינום ניטריד (AlN).

סיליקאָן קאַרביידאיז א וויכטיגע גרונט-מאטעריאל פאר דער אנטוויקלונג פון דער דריטער-דור האלב-קאנדוקטאר אינדוסטריע. סיליקאן קארבייד מאכט-אפאראטן קענען עפעקטיוו באפרידיקן די הויך-עפעקטיווע, מיניאטוריזאציע און לייכטע באדערפענישן פון מאכט-עלעקטראנישע סיסטעמען מיט זייער אויסגעצייכנטן הויך-וואולטידזש קעגנשטאנד, הויך טעמפעראטור קעגנשטאנד, נידריגע פארלוסט און אנדערע אייגנשאפטן.

צוליב זיינע אויסגעצייכנטע פיזישע אייגנשאפטן: הויכע באנד גאפ (וואס קארעספאנדירט צו א הויכן דורכברוך עלעקטרישן פעלד און הויכער מאכט געדיכטקייט), הויכע עלעקטרישע קאנדוקטיוויטעט, און הויכע טערמישע קאנדוקטיוויטעט, ווערט ערווארטעט אז עס וועט ווערן דער מערסט גענוצטער גרונט מאטעריאל פארן מאכן האלב-קאנדוקטאר טשיפס אין דער צוקונפט. ספעציעל אין די פעלדער פון נייע ענערגיע וועהיקלעך, פאטאוואטאלע מאכט דזשענעראציע, באן טראנזיט, קלוגע גרידס און אנדערע פעלדער, האט עס קלארע מעלות.

דער SiC פּראָדוקציע פּראָצעס איז צעטיילט אין דריי הויפּט טריט: SiC איין קריסטאַל וווּקס, עפּיטאַקסיאַל שיכט וווּקס און מיטל פּראָדוקציע, וואָס קאָרעספּאָנדירן צו די פיר הויפּט לינקס פון די אינדוסטריעלע קייט:סאַבסטראַט, עפּיטאַקסי, דעווייסעס און מאָדולן.

די הויפּטשטראָם מעטאָדע פון ​​פאַבריצירן סאַבסטראַטן ניצט ערשט די פיזישע פארע סובלימאַציע מעטאָדע צו סובלימירן דעם פּודער אין אַ הויך-טעמפּעראַטור וואַקוום סביבה, און וואַקסן סיליקאָן קאַרבייד קריסטאַלן אויף דער ייבערפלאַך פון די זוימען קריסטאַל דורך די קאָנטראָל פון אַ טעמפּעראַטור פעלד. ניצן אַ סיליקאָן קאַרבייד וועיפער ווי אַ סאַבסטראַט, כעמישע פארע דעפּאַזישאַן ווערט געניצט צו דעפּאַזירן אַ שיכט פון איין קריסטאַל אויף די וועיפער צו פאָרעם אַן עפּיטאַקסיאַל וועיפער. צווישן זיי, וואַקסן אַ סיליקאָן קאַרבייד עפּיטאַקסיאַל שיכט אויף אַ קאַנדאַקטיוו סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט קען זיין געמאכט אין מאַכט דעוויסעס, וואָס זענען דער הויפּט געניצט אין עלעקטרישע וועהיקלעס, פאָטאָוואָלטאַיקס און אנדערע פעלדער; וואַקסן אַ גאַליום ניטריד עפּיטאַקסיאַל שיכט אויף אַ האַלב-איזאָלירןסיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַטקען ווייטער געמאכט ווערן אין ראַדיאָ-פרעקווענץ דעוויסעס, גענוצט אין 5G קאָמוניקאַציע און אַנדערע פעלדער.

פאר יעצט, האבן סיליקאן קארבייד סובסטראטן די העכסטע טעכנישע שטערונגען אין דער סיליקאן קארבייד אינדוסטריע קייט, און סיליקאן קארבייד סובסטראטן זענען די שווערסטע צו פראדוצירן.

דער פראדוקציע-פלאטשיק פון SiC איז נאך נישט אינגאנצן געלייזט געווארן, און די קוואליטעט פון די רוי-מאטעריאל קריסטאל-זיילן איז נישט-סטאביל און עס איז דא א פראבלעם מיט פראבלעם מיט אויסברויכן, וואס פירט צו די הויכע קאסטן פון SiC דעווייסעס. עס נעמט נאר א דורכשניט פון 3 טעג פאר סיליקאן מאטעריאל צו וואקסן אין א קריסטאל-שטאנג, אבער עס נעמט א וואך פאר א סיליקאן קארבייד קריסטאל-שטאנג. א געווענליכע סיליקאן קריסטאל-שטאנג קען וואקסן 200 סענטימעטער לאנג, אבער א סיליקאן קארבייד קריסטאל-שטאנג קען נאר וואקסן 2 סענטימעטער לאנג. דערצו, SiC אליין איז א הארטער און שוואכער מאטעריאל, און וועיפערס געמאכט דערפון זענען אונטערטעניק צו ברעג-טשאפינג ווען מען ניצט טראדיציאנעלער מעכאנישער שנייד-ארבעט, וואס ווירקט אויף פראדוקט-אויסברויכן און פארלעסלעכקייט. SiC סובסטראטן זענען זייער אנדערש פון טראדיציאנעלע סיליקאן שטאנגען, און אלעס פון עקוויפמענט, פראצעסן, באארבעטונג ביז שניידן דארף ווערן אנטוויקלט צו האנדלען מיט סיליקאן קארבייד.

די סיליקאָן קאַרבייד אינדוסטריע קייט איז הויפּטזעכלעך צעטיילט אין פיר הויפּט לינקס: סאַבסטראַט, עפּיטאַקסי, דעוויסעס און אַפּלאַקיישאַנז. סאַבסטראַט מאַטעריאַלס זענען די יסוד פון די אינדוסטריע קייט, עפּיטאַקסיאַל מאַטעריאַלס זענען דער שליסל צו דעוויס מאַנופאַקטורינג, דעוויסעס זענען די האַרץ פון די אינדוסטריע קייט, און אַפּלאַקיישאַנז זענען די טרייבקראַפט פֿאַר אינדוסטריעלע אַנטוויקלונג. די אַפּסטרים אינדוסטריע ניצט רוי מאַטעריאַלס צו מאַכן סאַבסטראַט מאַטעריאַלס דורך גשמיות פארע סובלימאַציע מעטהאָדס און אנדערע מעטהאָדס, און דאַן ניצט כעמישע פארע דעפּאַזישאַן מעטהאָדס און אנדערע מעטהאָדס צו וואַקסן עפּיטאַקסיאַל מאַטעריאַלס. די מיטלסטרים אינדוסטריע ניצט אַפּסטרים מאַטעריאַלס צו מאַכן ראַדיאָ אָפטקייַט דעוויסעס, מאַכט דעוויסעס און אנדערע דעוויסעס, וואָס זענען לעסאָף געניצט אין דאַונסטרים 5G קאָמוניקאַציע, עלעקטרישע וועהיקלעס, באַן טראַנסיט, עטק. צווישן זיי, סאַבסטראַט און עפּיטאַקסי אַקאַונט פֿאַר 60% פון די קאָסטן פון די אינדוסטריע קייט און זענען די הויפּט ווערט פון די אינדוסטריע קייט.

SiC סאַבסטראַט: SiC קריסטאַלן ווערן געוויינטלעך פאַבריצירט מיטן לעלי מעטאָד. אינטערנאַציאָנאַלע מיינסטרים פּראָדוקטן גייען איבער פון 4 אינטשעס צו 6 אינטשעס, און 8-אינטש קאַנדאַקטיוו סאַבסטראַט פּראָדוקטן זענען דעוועלאָפּעד געוואָרן. היגע סאַבסטראַטן זענען מערסטנס 4 אינטשעס. זינט די עקזיסטירנדיקע 6-אינטש סיליקאָן וועיפער פּראָדוקציע ליניעס קענען ווערן אַפּגרעידעד און טראַנספאָרמירט צו פּראָדוצירן SiC דעוויסעס, וועט דער הויכער מאַרקעט שעיר פון 6-אינטש SiC סאַבסטראַטן ווערן אויפגעהאלטן פֿאַר אַ לאַנגע צייט.

דער סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט פּראָצעס איז קאָמפּליצירט און שווער צו פּראָדוצירן. סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט איז אַ קאַמפּאַונד האַלב-קאָנדוקטאָר איין קריסטאַל מאַטעריאַל צוזאַמענגעשטעלט פון צוויי עלעמענטן: טשאַד און סיליקאָן. איצט, די אינדוסטריע ניצט דער הויפּט הויך-ריינקייט טשאַד פּודער און הויך-ריינקייט סיליקאָן פּודער ווי רוי מאַטעריאַלן צו סינטעזירן סיליקאָן קאַרבייד פּודער. אונטער אַ ספּעציעל טעמפּעראַטור פעלד, די דערוואַקסן גשמיות פארע טראַנסמיסיע מעטאָד (PVT מעטאָד) איז געניצט צו וואַקסן סיליקאָן קאַרבייד פון פאַרשידענע סיזעס אין אַ קריסטאַל וווּקס אויוון. די קריסטאַל ינגאָט איז לעסאָף פּראַסעסט, שנייַדן, פּיילד, פּאַלישט, קלינד און אנדערע קייפל פּראַסעסאַז צו פּראָדוצירן אַ סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט.