Aplicação e tendência de desenvolvimento da epitaxia de carburo de silício.

Nesta edição, aprofundamos a aplicação, o processo de preparação, o tamanho do mercado e a tendência de desenvolvimento da epitaxia de carburo de silício.

Epitaxia refere-se ao crescimento de uma camada de material de cristal único de qualidade superior na superfície do substrato de carburo de silício,e o crescimento de uma camada de epitaxia de carburo de silício na superfície do substrato de carburo de silício condutor, chamado epitaxia homogênea; O crescimento da camada de epitaxia de nitruro de gálio no substrato SIC semi-isolado é chamado heteroepitaxia. O tamanho do epitaxial também é o mesmo que o substrato,com um comprimento de 2 polegadas (50 mm), 3 polegadas (75 mm), 4 polegadas (100 mm), 6 polegadas (150 mm), 8 polegadas (200 mm) e outras especificações.

  SimCA epitaxia de carburo pode fabricar todos os tipos de dispositivos de energia, que podem ser utilizados em veículos de nova energia, armazenamento de energia fotovoltaica, aeroespacial e outros campos;A epitaxia de nitruro de gálio pode fabricar vários dispositivos de RF para comunicação 5G, radar e outros campos.

Com o crescimento da procura de dispositivos de potência de carburo de silício em veículos de nova energia, armazenamento de energia fotovoltaica e outras indústrias, o mercado epitaxial de carburo de silício também está a expandir rapidamente.Os dados de pesquisa da indústria mostram que o tamanho do mercado global de epitaxial de carburo de silício é de 172 bilhões de dólares americanos em 2020A taxa de crescimento anual composta é de 32,5%, em comparação com a taxa de crescimento anual de 1,233 mil milhões de dólares em 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 milhões (TECHCET) em 2023.

Do ponto de vista do valor, o valor acrescentado da cadeia industrial do carburo de silício concentra-se a montante,e o epitaxial (incluindo o substrato) tem um valor mais elevado na cadeia industrial do carburo de silício.

De acordo com os dados da CASA, o substrato e a epitaxia, como elos upstream da cadeia industrial do carburo de silício, representam, respectivamente, 47% e 23% da estrutura de custos dos dispositivos de potência de carburo de silício..As altas barreiras de produção para as folhas epitaxiais de carburo de silício de alta qualidade, juntamente com a forte procura a jusante dos dispositivos globais de carburo de silício,resultando num fornecimento limitado de folhas epitaxiais de carburo de silício de alta qualidade, fazendo com que o valor das folhas epitaxial de carburo de silício na cadeia industrial seja relativamente elevado.

Do ponto de vista da importância, o cristal de carburo de silício no processo de crescimento irá inevitavelmente produzir defeitos, a introdução de impurezas,resultando na qualidade e no desempenho do material do substrato não serem suficientemente bons, e o crescimento da camada epitaxial pode eliminar alguns defeitos no substrato, de modo que a rede é organizada com cuidado.Assim, a qualidade da epitaxia tem um impacto decisivo no desempenho do dispositivo., e a qualidade da epitaxia é afetada pelo processamento de cristais e substratos, a epitaxia está no meio de uma indústria, desempenha um papel fundamental.

  Por um lado, a qualidade da chapa epitaxial de carburo de silício é afectada pela espessura e concentração de dopagem dos parâmetros-chave.Os requisitos dos parâmetros epitaxial dependem da concepção do dispositivo, e os parâmetros epitaxial são diferentes de acordo com o nível de tensão do dispositivo.Geralmente a tensão de 100 V requer epitaxia de espessura de 1 μm, 600V precisa de 6μm, 1200-1700V precisa de 10-15μm, 15000V precisa de centenas de mícrons (cerca de 150μm).

Por outro lado, o controlo dos defeitos epitaxiais do SIC é a chave para a fabricação de dispositivos de alto desempenho,e defeitos afetarão seriamente o desempenho e a fiabilidade dos dispositivos de alimentação SICOs defeitos epitaxiais incluem principalmente: defeitos do substrato, tais como microtúbulos, dislocação de parafuso penetrante TSD, dislocação de borda penetrante TED, dislocação do plano de base BPD, etc.Dislocação causada por crescimento epitaxial; Macro defeitos, tais como defeitos de triângulo, defeitos de cenoura / defeitos de cometa, poços rasos, falhas de empilhamento crescentes, objetos em queda, etc.TSD e TED basicamente não afetam o desempenho do dispositivo de carburo de silício finalUma vez que os defeitos macroscópicos aparecem no dispositivo, o dispositivo falhará no teste, resultando em menor rendimento.

  Atualmente, os métodos de preparação da epitaxia de SiC incluem principalmente: deposição química de vapor (CVD), epitaxia molecular (MBE), epitaxia de fase líquida (LPE), deposição e sublimação por laser pulsado (PLD).

Em comparação com os três métodos de preparação, embora a qualidade de epitaxia do carburo de silício preparado pelo método MBE e pelo método LPE seja melhor,A taxa de crescimento é demasiado lenta para satisfazer as necessidades da industrialização, e a taxa de crescimento da DCV é maior, a qualidade da epitaxia também está de acordo com os requisitos, e o sistema de DCV é relativamente simples e fácil de operar, e o custo é menor.A deposição química por vapor (CVD) é o método de epitaxia 4H-SiC mais popular atualmenteA sua vantagem é que o fluxo da fonte de gás, a temperatura da câmara de reação e a pressão podem ser eficazmente controlados durante o processo de crescimento, o que reduz muito o processo epitaxial de DVC.

Resumo: Com a melhoria do nível de tensão do aparelho, a espessura epitaxial passou de alguns micrômetros no passado para dezenas ou mesmo centenas de micrômetros.Empresas domésticas têm aumentado gradualmente a quantidade de crescimento de epitaxia de carburo de silício de 6 polegadas, e começou a estender-se para a investigação e desenvolvimento e produção de epitaxia de 8 polegadas, mas não há capacidade de fornecimento em larga escala.A epitaxia do carburo de silício doméstico pode basicamente satisfazer a demandaEm comparação com o carburo de silício de 6 polegadas, 8 polegadas, a perda de borda epitaxial é menor, a área disponível é maior,e pode aumentar a capacidade de produção, e espera-se que o custo seja reduzido em mais de 60% no futuro através da melhoria da produção e das economias de escala.