Some time ago, J. D. Blevins of the U.S. Air Force Research Laboratory (AFRL) published a report introducing the development process of the U.S. SiC industry.

طبق گزارش‌ها، دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی مدت‌هاست که در حال تحقیق در مورد رشد تصعید SiC است. این دانشگاه دارای تعدادی اختراع ثبت شده کلیدی است.شرکت کری-ریسرچ (Cree-Research) رسماً در سال ۱۹۸۷ تأسیس شد.In 1991, it became the first company to provide commercial silicon carbide.

Figure 1. Cree25mm 6H-SiC substrate and 6H-SiC Lely wafer.

علاوه بر کری-ریسرچ، در اوایل دهه ۱۹۹۰،Westinghouse Technology Center and Advanced Technology Materials Inc. (ATMI)آنها همچنین به طور فعال در تحقیق و توسعه SiC مشارکت دارند.

هدف،Early research on SiC sublimation growth was full of ups and downs.There are various technical challenges that are difficult to overcome, including micropiping, doping, polytype control, diameter expansion, and crystal defects.

Cree-Research launched 25mm 6H SiC in 1991 and 50mm 4H SiC in 1998. Although there are multiple suppliers producing similar products,The prices are very expensive, and the density of microtubules exceeds 100cm-۲.

Figure 2. Early sublimation silicon carbide single crystal suppliers and specifications.

به منظور ترویج تجاری‌سازی گسترده‌تر SiC، قانون تولید دفاعی ایالات متحده در سال ۱۹۹۹«طرح عنوان سوم»Providing much-needed start-up capital to the SiC industry, the U.S. Air Force has awarded "cost-share contracts" to 3 companies,از جمله کری-ریسرچ، استرلینگ (ATMI) و لیتون-ایرترون،The goal is to expand the SiC substrate diameter to 75mm and improve crystal quality.

از سال ۲۰۰۲، آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحدهطرح WBGSهمچنین توجه زیادی به توسعه مواد نیمه‌هادی با شکاف باند وسیع دارد،Both Cree and Sterling were awarded relevant contracts,هدف، افزایش قطر زیرلایه‌های SiC نوع N و نیمه عایق تا ۱۰۰ میلی‌متر و کاهش چگالی میکروتیوب‌ها به کمتر از ۱ سانتی‌متر مربع است.

However, not all businesses that receive funding do well.

دسامبر 2000صنایع لیتونwas sold at a price of US$3.8 billion (approximately 24.5 billion yuan) or US$80 per share.نورث روپ گرومندر پایان سال ۲۰۰۱، بخش تحقیق و توسعه SiC شرکت Litton-AirtronAcquired by II-VI.

In 2002, just weeks after being awarded the DARPA contract,لیره استرلینگUniroyal Corporation, the parent company of Uniroyal Corporation, filed for bankruptcy, resulting in the outflow of key technical personnel.Dow Corning immediately acquired Sterling.

و،Early SiC technology development fell far short of contract plan goals.همانطور که از تصویر زیر مشاهده می‌کنید، کیفیت کری به طور قابل توجهی بهتر از رقبای خود است.

شکل ۴. تصاویر قطبش متقاطع Cree 75mm، DOW 75mm و II-VI 50mm 4HN SiC (بالا) و SiC نیمه عایق (پایین)، حدود سال ۲۰۰۲.

In 2005, DARPA’s support for SiC substrates basically ended.Only Cree shows strong signs of accelerating the commercialization of SiC substrates. At that time, Dow Corning's research and development was still struggling, and II-VI's progress was also very slow.

Subsequently, DARPA focused its investment mainly on SiC power switches and GaN RF devices, from which Cree's substrate business benefited.

In the early 2000s, Cree continued to lead in the development and promotion of SiC substrate technology. Through vertical integration, they were able to directly drive improvements in material quality through internal use demand,اما این همچنین به این معنی است که مشتریان زیرلایه و اپیتاکسی آنها، رقبای اصلی آنها نیز هستند.

The United States believes thatتنها یک تأمین‌کننده‌ی زیرلایه‌های SiC وجود دارد که ممکن است مانع توسعه‌ی این صنعت شود.Pure SiC substrate suppliers are critical to the long-term development and commercialization of SiC and GaN device technologies.

بنابراین، از سال ۲۰۰۳ تا ۲۰۱۷،AFRL چهار قرارداد بزرگ به ارزش بیش از ۳۵۰ میلیون یوان به شرکت II-VI ارائه داده است.

هدف اصلی دو قرارداد اول، گسترش قطر 4HN SiC به 100 میلی‌متر است.با این حال، در آن زمان، ناحیه لبه نیمه عایق 6H SiC با قطر 100 میلی‌متر از جنس II-VI با دانه‌های تشکیل شده و سایر نقص‌ها پوشیده شده بود،Microtubule density reaches 117cm-2(picture below).

بنابراین، ضمن پشتیبانی از II-VI،AFRL همچنین از Intrinsic در توسعه SiC پشتیبانی می‌کند.Intrinsic is made bySAfter terling was acquiredof key personnel.

Intrinsic quickly and successfully demonstrated high-quality 100-mm SiC in less than two years.More importantly, in September 2005, Intrinsic took the lead in releasingمیکروپایپ‌های زیرو (ZMPTM) 4HN SiC(picture below).

اما در ژوئیه ۲۰۰۶،کری، شرکت اینترینسیک را خریداری کرد. In 2007, Cree released 100mm 4HN ZMPTM SiC, and 100 mm semi-insulating SiC.

خوشبختانههمچنین پیشرفت‌هایی در تحقیق و توسعه‌ی II-VI وجود دارد.وجود داشتن2003-2010During this period, II-VI expanded the crystal diameter from 50 mm to 100 mm, and also released 100 mm 4HNSiC and semi-insulating SiC.

Caption: II-VI 100-mm semi-insulating 6H SiC substrate (top) and100mm 4HN SiC substrate (bottom).

در پایان سال ۲۰۱۰، AFRL بزرگترین قرارداد خود را با II-VI—— امضا کرد.More than 20 million US dollars (approximately 130 million yuan), with a focus on development and commercializationSiC 4HN 6 اینچی و SiC نیمه عایق 6H، و همچنین گسترش قطر تا 8 اینچ.

Since receiving the funding, II-VI has made significant investments in facilities and equipment, including expanding its New Jersey facility and establishing two manufacturing facilities in Mississippi.

Ultimately, II-VI relies on its exclusive patentedانتقال بخار فیزیکی پیشرفته (APVT) و انتقال گرادیان محوری (AGT)crystal growth technology,The goals of 6-inch and 8-inch SiC single crystals were achieved.

II-VI demonstrated microtube-free 100mm 6H semi-insulating and 150mm 4HN SiC in 2013 and 2014 respectively; July 2015,Became the first company to display 8-inch 4HN SiC.

In March 2017, AFRL awarded II-VI a fourth contract for five years,بودجه دولتی ۱۲ میلیون دلار آمریکا (تقریباً ۷۷۴.۸ میلیارد یوان)این کار بر بهبود بهره‌وری تولید، کاهش نقص‌ها و کاهش هزینه‌ها تمرکز دارد،برای رشد و ساخت ۲۰۰ میلی‌متر مربع SiC با خلوص ۴HN و SiC نیمه عایق.

These defect-free large-diameter crystals were grown using a new fully automated growth platform, and II-VI successfully reduced the dislocation density of 200mm 4HN SiC toبه ۱۸۸۱ سانتی‌متر مربع کاهش یافت,Thatشامل چگالی مارپیچ ۵۹۸ سانتی‌متر مربع و چگالی پایه ۲۷۲ سانتی‌متر مربع است.

از نظر کاربید سیلیکون نیمه عایق، II-VI از جبران وانادیوم برای معرفی سطوح انرژی عمیق در شکاف نواری استفاده می‌کند،ما تنها تامین‌کننده بازار SiC نیمه عایق آلاییده شده با وانادیوم هستیم., with its reproducible and highly uniform resistivity exceeding 1011Ω·cm.

اکتبر 2019II-VI برای اولین بار در صنعت، SiC نیمه عایق 6H با ضخامت 200 میلی‌متر را به نمایش گذاشت.

در طول 30 سال گذشته،U.S. Department of Defense funds more than 100,000 dollars for wide-bandgap semiconductors1 billion US dollars (approximately 6.457 billion yuan)، می‌توان گفت که یک صنعت کاملاً جدید متولد شده است.شرکت‌هایی مانند کری ریسرچ، وستینگهاوس، نورثروپ-گرومن، ATMI، استرلینگ، لیتون-ایرترون، داو و اینترینسیک، برخی خریداری شده‌اند و برخی دیگر ناپدید شده‌اند.وWolfspeed-Cree, II-VI "Winner Takes All",The current combined global market share of the two companiesبیش از 70 درصد.

در سال‌های اخیر، با افزایش سریع تقاضای تجاری و نظامی SiC، این دو شرکت نیز به گسترش تولید خود ادامه داده‌اند.در سپتامبر ۲۰۱۹، ولف‌اسپید-کری تعهد خود را برای سرمایه‌گذاری اعلام کرد.US $ 1 میلیاردBuilding the world’s largest SiC power and RF manufacturing facility.And II-VI continues to expand manufacturing capacity in New Jersey, Pennsylvania and Massachusetts.

سلب مسئولیت: این مقاله از «روند نیمه‌هادی نسل سوم» کپی شده است. این مقاله فقط بیانگر دیدگاه‌های شخصی نویسنده است و دیدگاه‌های ساکو میکرو و صنعت را منعکس نمی‌کند. این مقاله فقط برای چاپ مجدد و اشتراک‌گذاری جهت حمایت از حفاظت از حقوق مالکیت معنوی است. لطفاً منبع اصلی و نویسنده را برای چاپ مجدد ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.