Beberapa ketika dahulu, JD Blevins dari Makmal Penyelidikan Tentera Udara AS (AFRL) menerbitkan laporan yang memperkenalkan proses pembangunan industri SiC AS.

Menurut laporan, Universiti Negeri Carolina Utara telah menjalankan penyelidikan mengenai pertumbuhan pemejalwapan SiC untuk masa yang lama. Dengan beberapa paten utama,Cree-Research telah ditubuhkan secara rasmi pada tahun 1987.Pada tahun 1991, ia menjadi syarikat pertama yang menyediakan silikon karbida komersial.

Rajah 1. Substrat Cree25mm 6H-SiC dan wafer Lely 6H-SiC.

Selain Cree-Research, pada awal 1990-an,Pusat Teknologi Westinghouse dan Bahan Teknologi Termaju Inc. (ATMI)Mereka juga terlibat secara aktif dalam penyelidikan dan pembangunan SiC.

gol,Kajian awal mengenai pertumbuhan pemejalwapan SiC penuh dengan turun naik.Terdapat pelbagai cabaran teknikal yang sukar diatasi, termasuk pemasangan mikropip, pendopan, kawalan politaip, pengembangan diameter dan kecacatan kristal.

Cree-Research melancarkan 25mm 6H SiC pada tahun 1991 dan 50mm 4H SiC pada tahun 1998. Walaupun terdapat pelbagai pembekal yang menghasilkan produk yang serupa,Harganya sangat mahal, dan ketumpatan mikrotubul melebihi 100cm-2 .

Rajah 2. Pembekal dan spesifikasi hablur tunggal silikon karbida pemejalwapan awal.

Untuk menggalakkan pengkomersialan SiC yang lebih meluas, Akta Pengeluaran Pertahanan AS 1999"Pelan Tajuk III"Menyediakan modal permulaan yang sangat diperlukan kepada industri SiC, Tentera Udara AS telah menganugerahkan "kontrak perkongsian kos" kepada 3 syarikat,Termasuk Cree-Research, Sterling (ATMI) dan Litton-Airtron,Matlamatnya adalah untuk mengembangkan diameter substrat SiC kepada 75mm dan meningkatkan kualiti kristal.

Bermula pada tahun 2002, Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan Pertahanan ASPelan WBGSJuga memberi perhatian yang besar kepada pembangunan bahan semikonduktor jurang jalur lebar,Kedua-dua Cree dan Sterling telah dianugerahkan kontrak yang berkaitan,Matlamatnya adalah untuk mengembangkan diameter substrat SiC jenis-N dan separa penebat kepada 100mm dan mengurangkan ketumpatan mikrotube kepada kurang daripada 1cm-2.

Walau bagaimanapun, tidak semua perniagaan yang menerima pembiayaan berjaya.

Disember 2000,Industri Littontelah dijual pada harga AS$3.8 bilion (kira-kira 24.5 bilion yuan) atau AS$80 sesaham.Northrop Grummanpemerolehan. Pada akhir tahun 2001, jabatan R&D SiC Litton-AirtronDiperoleh oleh II-VI.

Pada tahun 2002, hanya beberapa minggu selepas dianugerahkan kontrak DARPA,SterlingUniroyal Corporation, syarikat induk Uniroyal Corporation, telah memfailkan kebankrapan, mengakibatkan pengaliran keluar kakitangan teknikal utama.Dow Corning serta-merta memperoleh Sterling.

dan,Pembangunan teknologi SiC awal jauh daripada matlamat pelan kontrak.Seperti yang anda dapat lihat dari gambar di bawah, kualiti Cree jauh lebih baik daripada pesaingnya.

Rajah 4. Imej pengkutuban silang bagi SiC Cree 75mm, DOW 75mm dan II-VI 50mm 4HN (atas) dan SiC separa penebat (bawah), sekitar tahun 2002.

Pada tahun 2005, sokongan DARPA untuk substrat SiC pada dasarnya telah berakhir.Hanya Cree yang menunjukkan tanda-tanda kukuh untuk mempercepatkan pengkomersialan substrat SiC. Pada masa itu, penyelidikan dan pembangunan Dow Corning masih bergelut, dan kemajuan II-VI juga sangat perlahan.

Seterusnya, DARPA menumpukan pelaburannya terutamanya pada suis kuasa SiC dan peranti RF GaN, yang mana perniagaan substrat Cree mendapat manfaat daripadanya.

Pada awal tahun 2000-an, Cree terus menerajui pembangunan dan promosi teknologi substrat SiC. Melalui integrasi menegak, mereka dapat memacu secara langsung peningkatan kualiti bahan melalui permintaan penggunaan dalaman,Tetapi ini juga bermakna pelanggan substrat dan epitaksi mereka juga merupakan pesaing utama mereka.

Amerika Syarikat percaya bahawaHanya terdapat satu pembekal substrat SiC, yang mungkin menghalang pembangunan industri.Pembekal substrat SiC tulen adalah penting untuk pembangunan jangka panjang dan pengkomersialan teknologi peranti SiC dan GaN.

Oleh itu, dari tahun 2003 hingga 2017,AFRL telah menyediakan 4 kontrak besar kepada Syarikat II-VI, berjumlah lebih daripada 350 juta yuan.

Matlamat utama dua kontrak pertama adalah untuk mengembangkan diameter 4HN SiC kepada 100 mm.Walau bagaimanapun, pada masa itu, kawasan tepi separa penebat 6H SiC 100 mm II-VI diliputi dengan butiran yang terbentuk dan kecacatan lain,Ketumpatan mikrotubul mencapai 117cm-2(gambar di bawah).

Oleh itu, sambil menyokong II-VI,AFRL juga menyokong Intrinsik dalam membangunkan SiC.Intrinsik dihasilkan olehSSelepas terling diperolehkakitangan utama.

Intrinsik dengan cepat dan berjaya menunjukkan SiC 100-mm berkualiti tinggi dalam masa kurang daripada dua tahun.Lebih penting lagi, pada September 2005, Intrinsic menerajui pengeluaranPaip Mikro Sifar (ZMPTM) 4HN SiC(gambar di bawah).

Tetapi pada Julai 2006,Cree memperoleh IntrinsikPada tahun 2007, Cree mengeluarkan 100mm 4HN ZMPTM SiC dan 100 mm SiC separa penebat.

Nasib baikTerdapat juga kemajuan dalam penyelidikan dan pembangunan II-VI, wujud2003-2010Dalam tempoh ini, II-VI mengembangkan diameter kristal daripada 50 mm kepada 100 mm, dan turut membebaskan 100 mm 4HNSiC dan SiC separa penebat.

Kapsyen: Substrat SiC 6H separa penebat 100 mm II-VI (atas) danSubstrat SiC 4HN 100mm (bawah).

Pada akhir tahun 2010, AFRL menandatangani kontrak terbesarnya dengan II-VI——Lebih daripada 20 juta dolar AS (kira-kira 130 juta yuan), dengan tumpuan kepada pembangunan dan pengkomersialanSiC 4HN 6 inci dan SiC 6H separa penebat, serta pengembangan diameter berterusan kepada 8 inci.

Sejak menerima pembiayaan tersebut, II-VI telah membuat pelaburan yang besar dalam kemudahan dan peralatan, termasuk mengembangkan kemudahannya di New Jersey dan menubuhkan dua kemudahan pembuatan di Mississippi.

Akhirnya, II-VI bergantung pada paten eksklusifnyaPengangkutan Wap Fizikal Lanjutan (APVT) dan Pengangkutan Kecerunan Paksi (AGT)teknologi pertumbuhan kristal,Matlamat hablur tunggal SiC 6 inci dan 8 inci telah dicapai.

II-VI menunjukkan penebat separa 100mm 6H bebas mikrotube dan 150mm 4HN SiC masing-masing pada tahun 2013 dan 2014; Julai 2015,Menjadi syarikat pertama yang mempamerkan 4HN SiC 8-inci.

Pada Mac 2017, AFRL menganugerahkan II-VI kontrak keempat selama lima tahun,Pembiayaan kerajaan sebanyak US$12 juta (kira-kira RMB 774.8 bilion)Kerja ini memberi tumpuan kepada peningkatan kecekapan pembuatan, mengurangkan kecacatan dan mengurangkan kos,Untuk menanam dan membuat 200mm SiC 4HN dan SiC separa penebat.

Kristal berdiameter besar bebas kecacatan ini telah ditumbuhkan menggunakan platform pertumbuhan automatik sepenuhnya yang baharu, dan II-VI berjaya mengurangkan ketumpatan kehelan 200mm 4HN SiC kepadaDikurangkan kepada 1881cm-2,ItuTermasuk ketumpatan skru 598 cm-2 dan ketumpatan tapak 272 cm-2.

Dari segi silikon karbida separa penebat, II-VI menggunakan pampasan vanadium untuk memperkenalkan tahap tenaga yang mendalam dalam jurang jalur,Kami merupakan satu-satunya pembekal pasaran SiC separa penebat yang didop dengan vanadium., dengan kerintangannya yang boleh dihasilkan semula dan sangat seragam melebihi 1011Ω·cm.

2019 Oktober,II-VI telah menunjukkan SiC separa penebat 200 mm 6H buat kali pertama dalam industri.

Sepanjang tahun 30 yang lalu,Jabatan Pertahanan AS membiayai lebih daripada 100,000 dolar untuk semikonduktor jurang jalur lebar1 bilion dolar AS (kira-kira 6.457 bilion yuan), boleh dikatakan bahawa satu industri baharu telah lahir.Syarikat-syarikat seperti Cree Research, Westinghouse, Northrop-Grumman, ATMI, Sterling, Litton-Airtron, Dow dan Intrinsic, ada yang telah diambil alih dan ada yang telah lenyap.danWolfspeed-Cree, II-VI "Pemenang Mengambil Segalanya",Gabungan bahagian pasaran global semasa kedua-dua syarikatLebih daripada 70%.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, memandangkan permintaan komersial dan ketenteraan SiC telah berkembang pesat, kedua-dua syarikat ini juga terus mengembangkan pengeluaran.Pada September 2019, Wolfspeed-Cree mengumumkan komitmennya untuk melaburAS $ 1 bilionMembina kemudahan pembuatan kuasa SiC dan RF terbesar di dunia.Dan II-VI terus mengembangkan kapasiti pengeluaran di New Jersey, Pennsylvania dan Massachusetts.

Penafian: Artikel ini diterbitkan semula daripada "Trend Semikonduktor Generasi Ketiga". Artikel ini hanya mewakili pandangan peribadi pengarang dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ia hanya untuk cetakan semula dan perkongsian bagi menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan pengarang untuk cetakan semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.