التطبيقات واتجاهات التطوير للكربيد السيليكوني

في هذه العدد، ونحن نعمق في تطبيق، عملية التحضير، وحجم السوق واتجاه التنمية من كربيد السيليكون epitaxy.

الإبتاكسي يشير إلى نمو طبقة من مادة بلورية واحدة ذات جودة أعلى على سطح رصيف الكربيد السيليكونيونمو طبقة من كربيد السيليكون على سطح رصيف كربيد السيليكون الموصل، يسمى التجاعيد المتجانسة ؛ يطلق على نمو طبقة التجاعيد من نتريد الغاليوم على الركيزة SIC شبه المعزولة اسم heteroepitaxy. حجم التجاعيد هو أيضا نفس الركيزة ،في الغالب 2 بوصة (50 ملم)، 3 بوصات (75mm) ، 4 بوصات (100mm) ، 6 بوصات (150mm) ، 8 بوصات (200mm) ومواصفات أخرى.

  نعمجيمكن لـ Carbide Epitaxy تصنيع جميع أنواع أجهزة الطاقة ، والتي يمكن استخدامها في مركبات الطاقة الجديدة ، وتخزين الطاقة الضوئية ، والطيران والفضاء وغيرها من المجالات.يمكن أن تصنع إبتاكسي نتريد الغاليوم أجهزة RF مختلفة للاتصالات 5G، الرادار ومجالات أخرى.

مع نمو الطلب على أجهزة طاقة الكربيد السيليكون في مركبات الطاقة الجديدة وتخزين الطاقة الكهروضوئية والصناعات الأخرى ، فإن سوق الكربيد السيليكونية البصرية تتوسع بسرعة.تشير بيانات أبحاث الصناعة إلى أن حجم سوق الكربيد السيليكوني العالمي هو 172 مليار دولار أمريكي في عام 2020، ومن المتوقع أن تصل إلى 1.233 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2027. the market research company Y0LE and TECHCET released silicon carbide wafer materials report shows that the global equivalent 6-inch silicon carbide epitaxial wafer market size is expected to reach about 800000 (YOLE) و 1,072 مليون (TECHCET) في عام 2023.

من وجهة نظر القيمة، فإن القيمة المضافة لسلسلة صناعة كربيد السيليكون مركزة في المرحلة العليا،والجسم العلوي (بما في ذلك الركيزة) له قيمة أعلى في سلسلة صناعة كربيد السيليكون.

ووفقا لبيانات CASA، فإن الركيزة والإيبيتاكسي، بوصفها الحلقة السابقة لسلسلة صناعة كربيد السيليكون، تمثل 47٪ و23٪ من هيكل تكلفة أجهزة طاقة كربيد السيليكون على التوالي..الحواجز الإنتاجية العالية لألواح كربيد السيليكون العالية الجودة ، إلى جانب الطلب القوي في الأسفل على أجهزة كربيد السيليكون العالمية ،مما يؤدي إلى إمدادات ضيقة من أوراق الكربيد السيليكونية عالية الجودة، مما يجعل قيمة أوراق الكربيد السيليكونية في السلسلة الصناعية مرتفعة نسبيا.

من وجهة نظر الأهمية، بلور الكربيد السيليكون في عملية النمو سوف تنتج حتما العيوب، وإدخال الشوائب،مما يؤدي إلى أن جودة وأداء مواد الركيزة ليست جيدة بما فيه الكفاية، ونمو الطبقة البصرية يمكن أن تزيل بعض العيوب في الروك ، بحيث يتم ترتيب الشبكة بشكل منظم. الآن يتم تحقيق جميع الأجهزة تقريبا على البصرية،لذا فجودة التهليل الدموي لها تأثير حاسم على أداء الجهاز، ويتأثر جودة البثبات من قبل الكريستال ومعالجة الركيزة، البثبات هو في وسط الصناعة، يلعب دورا رئيسيا.

  من ناحية، تتأثر جودة ورقة كربيد السيليكون البصرية بالسماكة وتركيز المنشطات من المعايير الرئيسية.تتوقف متطلبات المعلمات القاعدية على تصميم الجهاز، والمعايير الظهرية تختلف وفقا لمستوى الجهد من الجهاز. كلما زادت السماكة الخارجية (كلما زادت الصعوبة) ، كلما زادت الجهد يمكن أن تتحمل.عادةً ما يحتاج الجهد الكهربائي 100 فولت إلى 1 ميكرومتر سمك، 600V يحتاج 6μm، 1200-1700V يحتاج 10-15μm، 15000V يحتاج إلى مئات الميكرونات (حوالي 150μm).

من ناحية أخرى، فإن السيطرة على العيوب الظهرية SIC هي المفتاح لتصنيع الأجهزة عالية الأداء،والعيوب ستؤثر بشكل خطير على أداء وموثوقية أجهزة الطاقة SICتشمل العيوب الظهرية بشكل رئيسي: عيوب الركيزة ، مثل الأنبوبات الصغيرة ، وتشنج المسامير الخارقة TSD ، وتشنج الحافة الخارقة TED ، وتشنج الطائرة الأساسية BPD ، إلخ.خلع بسبب نمو القاع؛ العيوب الكبيرة، مثل العيوب الثلاثية، العيوب الجزر / العيوب المذنب، الحفر الضحلة، النمو أخطاء التراص، والسقوط الأشياء، الخ.TSD و TED لا تؤثر أساسا على أداء جهاز الكربيد السيليكون النهائي، بينما يؤدي BPD إلى تدهور أداء الجهاز. بمجرد ظهور عيوب كبيرة على الجهاز ، سوف يفشل الجهاز في الاختبار ، مما يؤدي إلى انخفاض الإنتاجية.

  في الوقت الحاضر ، تشمل طرق تحضير تثبيت SiC بشكل رئيسي: ترسب البخار الكيميائي (CVD) ، التثبيت الجزيئي (MBE) ، التثبيت في المرحلة السائلة (LPE) ، ترسب الليزر النبض والترتيب (PLD).

بالمقارنة مع طرق التحضير الثلاثة ، على الرغم من أن جودة البيتاكسية لكربيد السيليكون المعدة بطريقة MBE وطريقة LPE أفضل ،معدل النمو بطيء جدا لتلبية احتياجات التصنيع، ومعدل نمو CVD أعلى ، ونوعية البيتاكسي هي أيضا بما يتماشى مع المتطلبات ، ونظام CVD بسيط نسبيا وسهلة التشغيل ، وتكلفة أقل.التركيب الكيميائي بالبخار (CVD) هو أشهر طريقة 4H-SiC في الوقت الحاضرميزتها هي أن تدفق مصدر الغاز ودرجة حرارة غرفة التفاعل والضغط يمكن التحكم فيها بشكل فعال خلال عملية النمو ، مما يقلل إلى حد كبير من عملية CVD البصرية.

ملخص: مع تحسن مستوى الجهد في الجهاز، ارتفعت سمك الظهير من بضع ميكرون في الماضي إلى عشرات أو حتى مئات ميكرون.الشركات المحلية قد زادت تدريجيا كمية 6 بوصة كاربيد السيليكون نمو epitaxy، وبدأت في التوسع إلى البحث والتطوير والإنتاج من 8 بوصة البطاطس، ولكن لا توجد قدرة على توفير على نطاق واسع.يمكن أن يلبي البحث عن الكربيد السيليكوني المحلي الطلب أساسا، وهي نادرة جدا في مجال الضغط العالي. مقارنة مع 6 بوصة، 8 بوصة الكربيد السيليكون الخسارة الحافة البصرية أصغر، والمساحة المتاحة أكبر،ويمكن أن تزيد من القدرة الإنتاجية، ومن المتوقع أن تنخفض التكلفة بأكثر من 60٪ في المستقبل من خلال تحسين الإنتاج واقتصادات الحجم.