Applicazione e tendenza allo sviluppo dell'epitaxia del carburo di silicio.

In questo numero, approfondiremo l'applicazione, il processo di preparazione, la dimensione del mercato e la tendenza di sviluppo dell'epitaxia del carburo di silicio.

L'epitaxia si riferisce alla crescita di uno strato di materiale monocristallino di qualità superiore sulla superficie del substrato di carburo di silicio.e la crescita di uno strato di epitaxia di carburo di silicio sulla superficie del substrato conduttivo di carburo di silicioLa crescita dello strato di epitaxia del nitruro di gallio sul substrato SIC semi-isolato è chiamata eteropitaxia.principalmente 2 pollici (50 mm), 3 pollici (75 mm), 4 pollici (100 mm), 6 pollici (150 mm), 8 pollici (200 mm) e altre specifiche.

  - Sì.CL'epitaxy del carburo può produrre tutti i tipi di dispositivi di alimentazione, che possono essere utilizzati nei veicoli a nuova energia, nello stoccaggio fotovoltaico, nell'aerospaziale e in altri settori;L'epitaxia del nitruro di gallio può produrre vari dispositivi RF per la comunicazione 5G, radar e altri campi.

Con l'aumento della domanda di dispositivi di alimentazione a carburo di silicio nei veicoli a nuova energia, nello stoccaggio dell'energia fotovoltaica e in altre industrie, anche il mercato epitaxiale del carburo di silicio si sta espandendo rapidamente.I dati di Industry Research mostrano che la dimensione del mercato globale del carburo di silicio è di 172 miliardi di dollari USA nel 2020Il tasso di crescita annuo composto è pari al 32,5%, mentre il tasso di crescita annuo composto è pari al 1,233 miliardi di dollari USA entro il 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 800,000 (YOLE) e 1,072 milioni (TECHCET) nel 2023.

Dal punto di vista del valore, il valore aggiunto della catena industriale del carburo di silicio è concentrato a monte,e l'epitassiale (compreso il substrato) ha un valore superiore nella catena industriale del carburo di silicio.

Secondo i dati CASA, il substrato e l'epitaxia, come anello a monte della catena industriale del carburo di silicio, rappresentano rispettivamente il 47% e il 23% della struttura dei costi dei dispositivi di alimentazione a carburo di silicio..Alte barriere di produzione per i fogli epitaxiali di carburo di silicio di alta qualità, unite a una forte domanda a valle per i dispositivi globali a carburo di silicio,che si traduce in un approvvigionamento ristretto di lamiere epitaxiali di carburo di silicio di alta qualità, rendendo relativamente elevato il valore delle lamiere epitaxiali di carburo di silicio nella catena industriale.

Dal punto di vista dell'importanza, il cristallo di carburo di silicio nel processo di crescita produrrà inevitabilmente difetti, l'introduzione di impurità,risultante che la qualità e le prestazioni del materiale del substrato non sono sufficientemente buoneOra quasi tutti i dispositivi sono realizzati sull'epitassia.quindi la qualità dell'epitaxia ha un impatto decisivo sulle prestazioni del dispositivo, e la qualità dell'epitaxia è influenzata dalla lavorazione dei cristalli e dei substrati, l'epitaxia è al centro di un'industria, svolge un ruolo chiave.

  Da un lato, la qualità della lamiera epitassiale di carburo di silicio è influenzata dallo spessore e dalla concentrazione di doping dei parametri chiave.I requisiti relativi ai parametri epitaxiali dipendono dalla progettazione del dispositivo., e i parametri epitaxiali sono diversi a seconda del livello di tensione del dispositivo.generalmente la tensione di 100 V richiede un'epitaxia di spessore di 1 μm, 600V richiede 6μm, 1200-1700V richiede 10-15μm, 15000V richiede centinaia di micron (circa 150μm).

D'altra parte, il controllo dei difetti epitaxiali SIC è la chiave per la fabbricazione di dispositivi ad alte prestazioni,e i difetti influenzeranno seriamente le prestazioni e l'affidabilità dei dispositivi di alimentazione SICI difetti epitaxiali comprendono principalmente: difetti del substrato, quali microtubuli, dislocazione di vite penetranti TSD, dislocazione di bordo penetrante TED, dislocazione del piano di base BPD, ecc.Dislocazione causata da crescita epitaxiale; difetti macro, quali difetti triangolari, difetti di carota/cometa, pozzi poco profondi, difetti di impilamento in crescita, oggetti in caduta, ecc.TSD e TED fondamentalmente non influenzano le prestazioni del dispositivo di carburo di silicio finaleUna volta che appaiono difetti macroscopici sul dispositivo, il dispositivo non riesce a testare, con conseguente minore resa.

  Attualmente, i metodi di preparazione dell'epitaxia del SiC includono principalmente: deposizione chimica a vapore (CVD), epitaxia molecolare (MBE), epitaxia in fase liquida (LPE), deposizione laser pulsata e sublimazione (PLD).

Rispetto ai tre metodi di preparazione, sebbene la qualità epitaxica del carburo di silicio preparato con il metodo MBE e il metodo LPE sia migliore,Il tasso di crescita è troppo lento per soddisfare le esigenze dell'industrializzazione, e il tasso di crescita della CVD è più elevato, la qualità dell'epitaxia è anche in linea con i requisiti, e il sistema CVD è relativamente semplice e facile da usare, e il costo è inferiore.La deposizione chimica a vapore (CVD) è attualmente il metodo di epitaxia 4H-SiC più popolareIl suo vantaggio è che il flusso della sorgente di gas, la temperatura della camera di reazione e la pressione possono essere efficacemente controllati durante il processo di crescita, riducendo notevolmente il processo di CVD epitaxiale.

Riassunto: Con il miglioramento del livello di tensione del dispositivo, lo spessore epitaxiale si è sviluppato da pochi micron in passato a decine o addirittura centinaia di micron.Le imprese nazionali hanno gradualmente aumentato la quantità di 6 pollici di carburo di silicio crescita epitaxia, e ha iniziato ad estendersi alla ricerca e allo sviluppo e alla produzione di epitaxi da 8 pollici, ma non vi è alcuna capacità di approvvigionamento su larga scala.L'epitaxia del carburo di silicio domestico può fondamentalmente soddisfare la domanda, ed è molto scarso nel campo di alta pressione. rispetto al 6 pollici, 8 pollici di carburo di silicio perdita di bordo epitassale è più piccolo, l'area disponibile è più grande,e può aumentare la capacità produttiva, e il costo dovrebbe essere ridotto di oltre il 60% in futuro grazie al miglioramento della produzione e alle economie di scala.