Aplicación y tendencia de desarrollo de la epitaxia de carburo de silicio.

En este número, profundizamos en la aplicación, el proceso de preparación, el tamaño del mercado y la tendencia de desarrollo de la epitaxia de carburo de silicio.

La epitaxia se refiere al crecimiento de una capa de material de cristal único de mayor calidad en la superficie del sustrato de carburo de silicio.y el crecimiento de una capa de epitaxia de carburo de silicio en la superficie del sustrato de carburo de silicio conductor, llamado epitaxia homogénea; el crecimiento de la capa de epitaxia de nitruro de galio en el sustrato SIC semi-aislado se llama heteroepitaxia. El tamaño del epitaxial también es el mismo que el sustrato,con una anchura superior a 2 pulgadas (50 mm), 3 pulgadas (75 mm), 4 pulgadas (100 mm), 6 pulgadas (150 mm), 8 pulgadas (200 mm) y otras especificaciones.

  Sí, sí.C. LasLa epitaxis de carburo puede fabricar todo tipo de dispositivos de potencia, que pueden utilizarse en vehículos de nueva energía, almacenamiento de energía fotovoltaica, aeroespacial y otros campos;La epitaxia de nitruro de galio puede fabricar varios dispositivos de RF para la comunicación 5G, radar y otros campos.

Con el crecimiento de la demanda de dispositivos de potencia de carburo de silicio en vehículos de nueva energía, almacenamiento de energía fotovoltaica y otras industrias, el mercado epitaxial de carburo de silicio también se está expandiendo rápidamente.Los datos de la investigación de la industria muestran que el tamaño del mercado epitaxial mundial de carburo de silicio es de 172.000 millones de dólares estadounidenses en 2020En la actualidad, la economía de la Unión Europea se encuentra en una fase de expansión y se espera que alcance los 1.233 000 millones de dólares para 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 800En el año 2023, se espera que el sector de la energía se convierta en uno de los principales sectores de producción de electricidad.

Desde el punto de vista del valor, el valor añadido de la cadena de la industria del carburo de silicio se concentra en la parte ascendente,y el epitaxial (incluido el sustrato) tiene un valor más alto en la cadena industrial del carburo de silicio.

Según los datos de CASA, el sustrato y la epitaxia, como eslabón de la cadena industrial del carburo de silicio, representan el 47% y el 23% de la estructura de costes de los dispositivos de potencia de carburo de silicio, respectivamente..Las altas barreras de producción para las láminas epitaxiales de carburo de silicio de alta calidad, junto con la fuerte demanda aguas abajo de los dispositivos globales de carburo de silicio,que se traduce en un suministro limitado de hojas epitaxiales de carburo de silicio de alta calidad, por lo que el valor de las láminas epitaxiales de carburo de silicio en la cadena industrial es relativamente alto.

Desde el punto de vista de la importancia, el cristal de carburo de silicio en el proceso de crecimiento producirá inevitablemente defectos, la introducción de impurezas,como resultado, la calidad y el rendimiento del material del sustrato no son suficientemente buenos., y el crecimiento de la capa epitaxial puede eliminar algunos defectos en el sustrato, por lo que la red está organizada ordenadamente.Por lo tanto, la calidad de la epitaxia tiene un impacto decisivo en el rendimiento del dispositivo., y la calidad de epitaxia se ve afectada por el procesamiento de cristales y sustratos, la epitaxia está en el centro de una industria, juega un papel clave.

  Por un lado, la calidad de la lámina epitaxial de carburo de silicio se ve afectada por el grosor y la concentración de dopante de los parámetros clave.Los requisitos de los parámetros epitaxiales dependen del diseño del dispositivo., y los parámetros epitaxiales son diferentes según el nivel de tensión del dispositivo.generalmente 100V tensión necesita 1μm de espesor epitaxia, 600V necesita 6μm, 1200-1700V necesita 10-15μm, 15000V necesita cientos de micras (alrededor de 150μm).

Por otro lado, el control de los defectos epitaxiales SIC es la clave para la fabricación de dispositivos de alto rendimiento,y los defectos afectarán seriamente el rendimiento y la fiabilidad de los dispositivos de alimentación SICLos defectos epitaxiales incluyen principalmente: defectos del sustrato, como microtúbulos, dislocación de tornillo penetrante TSD, dislocación de borde penetrante TED, dislocación del plano base BPD, etc.Dislocación causada por el crecimiento epitaxial; Defectos macro, tales como defectos de triángulo, defectos de zanahoria/cometa, hoyos poco profundos, defectos de apilamiento en crecimiento, caídas de objetos, etc.TSD y TED básicamente no afectan el rendimiento del dispositivo de carburo de silicio finalUna vez que aparecen defectos macroscópicos en el dispositivo, el dispositivo no podrá probar, lo que resulta en un rendimiento más bajo.

  En la actualidad, los métodos de preparación de la epitaxia de SiC incluyen principalmente: deposición química de vapor (CVD), epitaxia molecular (MBE), epitaxia en fase líquida (LPE), deposición y sublimación por láser pulsado (PLD).

En comparación con los tres métodos de preparación, aunque la calidad de epitaxia del carburo de silicio preparado por el método MBE y el método LPE es mejor,La tasa de crecimiento es demasiado lenta para satisfacer las necesidades de la industrialización, y la tasa de crecimiento de la ECV es mayor, la calidad de la epitaxia también está en línea con los requisitos, y el sistema de ECV es relativamente simple y fácil de operar, y el costo es menor.La deposición química de vapor (CVD) es el método de epitaxia 4H-SiC más popular en la actualidadSu ventaja es que el flujo de la fuente de gas, la temperatura de la cámara de reacción y la presión se pueden controlar eficazmente durante el proceso de crecimiento, lo que reduce en gran medida el proceso de ECV epitaxial.

Resumen: Con la mejora del nivel de voltaje del dispositivo, el grosor epitaxial ha pasado de unos pocos micrones en el pasado a decenas o incluso cientos de micrones.Las empresas nacionales han aumentado gradualmente la cantidad de crecimiento de epitaxia de carburo de silicio de 6 pulgadas, y comenzó a extenderse a la investigación y el desarrollo y la producción de epitaxia de 8 pulgadas, pero no hay capacidad de suministro a gran escala.La epitaxia de carburo de silicio doméstico puede basicamente satisfacer la demandaEn comparación con el carburo de silicio de 6 pulgadas, 8 pulgadas pérdida de borde epitaxial es menor, el área disponible es mayor,y puede aumentar la capacidad de producción, y se espera que el coste se reduzca en más del 60% en el futuro a través de la mejora de la producción y las economías de escala.