Jakiś czas temu JD Blevins z Laboratorium Badawczego Sił Powietrznych USA (AFRL) opublikował raport wprowadzający w proces rozwoju amerykańskiego przemysłu SiC.

Według doniesień, Uniwersytet Stanowy Karoliny Północnej od dawna prowadzi badania nad sublimacją SiC. Posiadając szereg kluczowych patentów,Firma Cree-Research została oficjalnie założona w 1987 roku.W 1991 roku stała się pierwszą firmą, która zaczęła dostarczać węglik krzemu na rynek komercyjny.

Rysunek 1. Podłoże Cree25mm 6H-SiC i wafer 6H-SiC Lely.

Oprócz Cree-Research na początku lat 1990.Centrum Technologiczne Westinghouse i Materiały Zaawansowanej Technologii Inc. (ATMI)Aktywnie uczestniczą również w pracach badawczo-rozwojowych nad SiC.

cel,Wczesne badania nad sublimacją SiC przyniosły wiele wzlotów i upadków.Występują różne wyzwania techniczne, które są trudne do pokonania, w tym mikrorury, domieszkowanie, kontrola politypu, rozszerzalność średnicy i defekty kryształu.

Firma Cree-Research wprowadziła na rynek ogniwo 6H SiC o średnicy 25 mm w 1991 r. i ogniwo 4H SiC o średnicy 50 mm w 1998 r. Chociaż istnieje wielu dostawców produkujących podobne produkty,Ceny są bardzo wysokie, a gęstość mikrotubul przekracza 100 cm-2.

Rysunek 2. Dostawcy i specyfikacje wczesnych monokryształów węglika krzemu do sublimacji.

Aby promować szerszą komercjalizację SiC, wprowadzono amerykańską ustawę o produkcji obronnej z 1999 r.„Plan tytułu III”Zapewniając bardzo potrzebny kapitał początkowy dla branży SiC, Siły Powietrzne USA przyznały „kontrakty na współpłacenie” trzem firmom,W tym Cree-Research, Sterling (ATMI) i Litton-Airtron,Celem jest zwiększenie średnicy podłoża SiC do 75 mm i poprawa jakości kryształu.

Począwszy od 2002 r. Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Dziedzinie Obrony Stanów ZjednoczonychPlan WBGSPrzywiązuje również dużą wagę do rozwoju materiałów półprzewodnikowych o szerokiej przerwie energetycznej,Zarówno Cree, jak i Sterling otrzymały odpowiednie kontrakty,Celem jest zwiększenie średnicy podłoży SiC typu N i półizolacyjnych do 100 mm i zmniejszenie gęstości mikrorurek do mniej niż 1 cm-2.

Jednak nie wszystkie przedsiębiorstwa, które otrzymują dofinansowanie, odnoszą sukcesy.

Grudnia 2000,Przemysł Littonazostała sprzedana za cenę 3.8 mld USD (ok. 24.5 mld juanów), czyli 80 USD za akcję.Northrop Grummanprzejęcie. Pod koniec 2001 roku dział badań i rozwoju SiC firmy Litton-AirtronNabyte przez II-VI.

W 2002 roku, zaledwie kilka tygodni po przyznaniu kontraktu DARPA,szterlingUniroyal Corporation, spółka dominująca Uniroyal Corporation, złożyła wniosek o upadłość, w wyniku czego doszło do odpływu kluczowego personelu technicznego.Dow Corning natychmiast przejął Sterling.

i,Wczesny etap rozwoju technologii SiC nie spełnił w pełni założeń planu kontraktowego.Jak widać na poniższym zdjęciu, jakość Cree jest zdecydowanie lepsza niż u konkurencji.

Rysunek 4. Obrazy polaryzacji krzyżowej wiązek Cree 75 mm, DOW 75 mm i II-VI 50 mm 4HN SiC (góra) i półizolacyjnego SiC (dół), około 2002 r.

W 2005 roku wsparcie DARPA dla podłoży SiC praktycznie ustało.Tylko Cree wykazuje wyraźne oznaki przyspieszenia komercjalizacji podłoży SiC. W tamtym czasie prace badawczo-rozwojowe Dow Corning wciąż borykały się z trudnościami, a postępy w II-VI również były bardzo powolne.

Następnie DARPA skoncentrowała swoje inwestycje głównie na przełącznikach zasilania SiC i urządzeniach RF GaN, na czym skorzystała działalność firmy Cree w zakresie podłoży.

Na początku XXI wieku firma Cree nadal była liderem w rozwoju i promocji technologii podłoży SiC. Dzięki integracji pionowej firma była w stanie bezpośrednio wpływać na poprawę jakości materiałów poprzez zaspokajanie popytu na ich wewnętrzne zastosowania.Ale oznacza to również, że ich klienci, dostawcy podłoży i epitaksji, są jednocześnie ich głównymi konkurentami.

Stany Zjednoczone uważają, żeThere is only a single supplier of SiC substrates, which may hinder the development of the industry.Dostawcy czystych podłoży SiC odgrywają kluczową rolę w długoterminowym rozwoju i komercjalizacji technologii urządzeń SiC i GaN.

Dlatego w latach 2003–2017AFRL przyznało firmie II-VI cztery duże kontrakty o łącznej wartości ponad 350 milionów juanów.

The main goal of the first two contracts is to expand the diameter of 4HN SiC to 100 mm.Jednakże w tym czasie 100-milimetrowa półizolacyjna krawędź 6H SiC II-VI była pokryta uformowanymi ziarnami i innymi defektami,Gęstość mikrotubul osiąga 117 cm-2(picture below).

Dlatego też, wspierając II-VI,AFRL wspiera również Intrinsic w rozwoju SiC.Wewnętrzne jest tworzone przezSPo nabyciu Terlingakluczowego personelu.

Firma Intrinsic szybko i skutecznie zademonstrowała wysokiej jakości technologię SiC o grubości 100 mm w czasie krótszym niż dwa lata.Co ważniejsze, we wrześniu 2005 roku Intrinsic objęło prowadzenie w wypuszczaniuZero Micropipes (ZMPTM) 4HN SiC(picture below).

Ale w lipcu 2006 r.Cree przejmuje IntrinsicW 2007 roku firma Cree wypuściła na rynek 100 mm 4HN ZMPTM SiC oraz 100 mm półizolacyjny SiC.

na szczęściePostępy widoczne są również w badaniach i rozwoju II-VI,istnieć2003-2010 W tym okresie II-VI rozszerzyło średnicę kryształu z 50 mm do 100 mm, a także wypuściło 100 mm 4HNSiC i półizolacyjny SiC.

Podpis: Podłoże półizolacyjne 6H SiC II-VI o grubości 100 mm (góra) iPodłoże SiC 4HN o grubości 100 mm (dół).

Pod koniec 2010 roku AFRL podpisało swój największy kontrakt z II-VI——Ponad 20 milionów dolarów amerykańskich (około 130 milionów juanów), with a focus on development and commercialization6-calowy 4HN SiC i półizolacyjny 6H SiC, a także dalsza ekspansja średnicy do 8 cali.

Po otrzymaniu dofinansowania spółka II-VI poczyniła znaczne inwestycje w obiekty i sprzęt, m.in. rozbudowując zakład w New Jersey i otwierając dwa zakłady produkcyjne w Missisipi.

Ostatecznie II-VI opiera się na swoim opatentowanym, ekskluzywnymZaawansowany transport fizyczny pary (APVT) i transport gradientu osiowego (AGT)technologia wzrostu kryształów,Osiągnięto cele dotyczące monokryształów SiC o średnicy 6 i 8 cali.

W latach 2013 i 2014 w ramach II-VI zaprezentowano półizolacyjne ogniwa 6H o średnicy 100 mm i 4HN SiC o średnicy 150 mm bez mikrorurek; w lipcu 2015 r.Jako pierwsza firma zaprezentowała 8-calowy wyświetlacz 4HN SiC.

W marcu 2017 r. AFRL przyznało II-VI czwarty kontrakt na okres pięciu lat,Rządowe dofinansowanie w wysokości 12 milionów dolarów (około 774.8 miliarda RMB)Praca ta koncentruje się na poprawie efektywności produkcji, zmniejszeniu liczby defektów i obniżeniu kosztów,To grow and fabricate 200mm of 4HN SiC and semi-insulating SiC.

Te pozbawione defektów kryształy o dużej średnicy wyhodowano przy użyciu nowej, w pełni zautomatyzowanej platformy wzrostu, a II-VI skutecznie zmniejszyło gęstość dyslokacji 200 mm 4HN SiC doZredukowano do 1881 cm-2,ToZawiera gęstość ślimaka równą 598 cm-2 i gęstość podstawy równą 272 cm-2.

W przypadku półizolacyjnego węglika krzemu II-VI wykorzystuje kompensację wanadową w celu wprowadzenia głębokich poziomów energii w przerwie energetycznej,Jesteśmy jedynym na rynku dostawcą półizolacyjnego SiC domieszkowanego wanadem, o powtarzalnej i niezwykle jednorodnej rezystywności przekraczającej 1011Ω·cm.

Październik 2019,Podczas targów II-VI po raz pierwszy w branży zaprezentowano półizolacyjny SiC o grubości 200 mm 6H.

W ciągu ostatnich lat 30,Departament Obrony USA przeznacza ponad 100 000 dolarów na półprzewodniki o szerokiej przerwie energetycznej1 miliard dolarów amerykańskich (około 6.457 miliarda juanów)można powiedzieć, że narodziła się zupełnie nowa branża.Niektóre firmy, takie jak Cree Research, Westinghouse, Northrop-Grumman, ATMI, Sterling, Litton-Airtron, Dow i Intrinsic, zostały przejęte, a niektóre zniknęły.orazWolfspeed-Cree, II-VI "Winner Takes All",Obecny łączny udział obu firm w rynku globalnymWięcej niż 70%.

W ostatnich latach, w związku z gwałtownym wzrostem zapotrzebowania na SiC w celach komercyjnych i wojskowych, obie firmy kontynuowały zwiększanie produkcji.We wrześniu 2019 r. Wolfspeed-Cree ogłosiło swoje zobowiązanie do inwestowania1 USDBudowa największego na świecie zakładu produkującego podzespoły SiC i układy RF.A II-VI nadal zwiększa moce produkcyjne w stanach New Jersey, Pensylwania i Massachusetts.

Zastrzeżenie: Niniejszy artykuł pochodzi z publikacji „Third Generation Semiconductor Trend”. Artykuł ten przedstawia wyłącznie osobiste poglądy autora i nie reprezentuje poglądów Sacco Micro ani branży. Jest on przeznaczony wyłącznie do przedruku i udostępniania w celu ochrony praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia artykułu.