Hvad er den tredje generation af halvlederindustrien?

Halvledermaterialer kan klassificeres i tre generationer i kronologisk rækkefølge. Den første generation består af almindelige elementære materialer såsom germanium og silicium, der er kendetegnet ved praktisk switching og bruges generelt i integrerede kredsløb. Den anden generation af sammensatte halvledere, såsom galliumarsenid og indiumphosphid, anvendes hovedsageligt i selvlysende og kommunikationsmateriale. Den tredje generation af halvledere inkluderer hovedsageligt sammensatte halvledere som f.eks.Ogliciumcarbidog galliumnitrid såvel som specielle elementer som Diamond. Med sine fremragende fysiske og kemiske egenskaber påføres siliciumcarbidmaterialer gradvist inden for strøm- og radiofrekvensenheder.

De tredje generation af halvledere har bedre modstå spænding og er ideelle materialer til enheder med høj effekt. Den tredje generation af halvledere består hovedsageligt af siliciumcarbid- og galliumnitridmaterialer. Bandgapbredden af SIC er 3,2ev, og GaN er 3,4EV, som langt overstiger båndets bredde af Si ved 1,12ev. Fordi den tredje generation af halvledere generelt har et bredere båndgap, har de bedre spændingsmodstand og varmemodstand og bruges ofte i enheder med høj effekt. Blandt dem er siliciumcarbid gradvist indtastet i stor skala. Inden for strømenheder er siliciumcarbiddioder og MOSFET'er begyndt med kommerciel anvendelse.

Effektanordninger fremstillet med siliciumcarbid som underlag har flere fordele ved ydeevne sammenlignet med siliciumbaserede effektenheder: (1) stærkere højspændingsegenskaber. Niliciumcarbidens nedbrydning af siliciumcarbid er mere end ti gange den af silicium, hvilket gør højspændingsmodstanden for siliciumcarbidenheder markant højere end for de samme siliciumindretninger. (2) bedre egenskaber med høj temperatur. Siliciumcarbid har en højere termisk ledningsevne end silicium, hvilket gør det lettere for enheder at sprede varme og muliggøre en højere ultimativ driftstemperatur. Højtemperaturresistens kan øge effekttætheden markant og samtidig reducere kravene til varmeafledningssystemet, hvilket gør terminalen lettere og mindre. (3) lavere energitab. Siliciumcarbid har en mætningselektrondrifthastighed dobbelt så stor som silicium, hvilket gør siliciumcarbidenheder har ekstremt lav på modstand og lavt tab. Siliciumcarbid har en båndgapbredde tre gange den af silicium, hvilket markant reducerer lækagestrømmen på siliciumcarbidenheder sammenlignet med siliciumenheder og derved sænker effekttab. Siliciumcarbidenheder har ikke den aktuelle skræddersyning under sluk-processen, har lavt switching-tab og øger switchfrekvensen markant i praktiske anvendelser.

I henhold til relevante data er on-resistensen af siliciumcarbidbaserede MOSFET'er af samme specifikation 1/200 af den af siliciumbaserede MOSFET'er, og deres størrelse er 1/10 af den af siliciumbaserede MOSFET'er. For invertere af samme specifikation er det samlede energitab af systemet ved hjælp af siliciumcarbidbaserede MOSFET'er mindre end 1/4 sammenlignet med det ved hjælp af siliciumbaserede IGBT'er.

I henhold til forskellene i elektriske egenskaber kan siliciumcarbidsubstrater klassificeres i to typer: semi-isolerende siliciumcarbidunderlag og ledende siliciumcarbidunderlag. Disse to typer underlag, efterepitaksial vækst, bruges henholdsvis til fremstilling af diskrete enheder såsom strømenheder og radiofrekvensenheder. Blandt dem anvendes semi-isolerende siliciumcarbidunderlag hovedsageligt til fremstilling af galliumnitrid-RF-enheder, optoelektroniske enheder osv. Ved at dyrke galliumnitrid-epitaksiale lag på semi-insulerende silicon-carbid-substrater, kan siliciumkarbidbaseret galliumnitridepitaksiale wafers være fremstillet, hvilket kan yderligere kan tilsluttes til gallium-nitrid-nitrid-epitaksiale wafers, som kan yderligere vil blive gjort til gallium-nitrid-nitrid-epitaxial wafers, der kan være fremstillet til gallium-nitrid-nitridride-epitaxiale wafers kan fremstilles. RF -enheder såsom HEMT. Ledende siliciumcarbidsubstrater bruges hovedsageligt til fremstilling af effektanordninger. I modsætning til den traditionelle fremstillingsproces for siliciumkraftindretninger, kan siliciumcarbidkraftindretninger ikke fremstilles direkte på siliciumcarbidsubstrater. I stedet skal et siliciumcarbidepitaksialt lag dyrkes på et ledende substrat for at opnå et siliciumcarbidepitaksialskive, og derefter kan Schottky -dioder, MOSFET'er, IGBT'er og andre effektanordninger fremstilles på det epitaksiale lag.