تم إحراز تقدم في دراسة بلورات كربيد السيليكون المفردة مقاس 8 بوصات

إن خصائص الجودة البلورية عالية الجودة للطبقة الفوقية من SiC تجعل الطبقة الفوقية يجب أن تحتوي على بنية بلورية عالية النقاء وكثافة عيب منخفضة لضمان موثوقية مكونات SiC. يجب أن يكون سطح الطبقة الفوقي ذو التضاريس السطحية الجيدة مسطحًا وناعمًا، بدون خطوات واضحة وجزيئات شوائب، مما يساعد على تحسين استقرار مكونات SiC. يجب أن يتم توزيع عناصر المنشطات الموجودة في الطبقة الفوقي بالتساوي، مما يضمن اتساق الأداء الكهربائي لمكونات SiC. من أجل الحصول على طبقة الفوقي SiC عالية الجودة، هناك حاجة إلى تكنولوجيا النمو المتقدمة والتحكم في العملية. وفي الوقت نفسه، هناك حاجة أيضًا إلى الطبقة الفوقي.

كربيد السيليكون (SiC) هو مركب من أشباه الموصلات ذو فجوة نطاق واسعة مع قوة مجال انهيار عالية (حوالي 10 أضعاف Si)، ومعدل انجراف إلكترون مشبع مرتفع (حوالي 2 أضعاف Si)، وموصلية حرارية عالية (3 أضعاف Si) و 10 أضعاف GaAs). بالمقارنة مع الأجهزة المماثلة القائمة على السيليكون، تتمتع أجهزة SiC بمزايا مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الجهد العالي، وخصائص التردد العالي، وكفاءة التحويل العالية، والحجم الصغير والوزن الخفيف، وما إلى ذلك، ولها إمكانات تطبيق مهمة في السيارات الكهربائية والنقل بالسكك الحديدية. ونقل وتحويل الطاقة ذات الجهد العالي والطاقة الكهروضوئية واتصالات 5G وغيرها من المجالات. تعتبر الركيزة البلورية المفردة عالية الجودة ومنخفضة التكلفة وكبيرة الحجم من SiC هي الأساس لإعداد أجهزة SiC، وكان إتقان نمو كريستال SiC وتكنولوجيا المعالجة مع حقوق الملكية الفكرية المستقلة هو محور البحث في المجالات ذات الصلة.

منذ عام 1999، قام فريق البحث التابع لتشن شياو لونغ، المختبر الرئيسي للمواد المتقدمة والتحليل الهيكلي، معهد الفيزياء، الأكاديمية الصينية للعلوم / مركز بكين الوطني لأبحاث فيزياء المواد المكثفة، على أساس الابتكار المستقل، بدراسة منهجية للقوانين الأساسية للديناميكا الحرارية وديناميكيات النمو لنمو بلورات SiC باستخدام معدات النمو المطورة ذاتيًا، وفهم آلية تكوين المرحلة الانتقالية والعيوب أثناء نمو البلورات. شكل الخلل المقترح والتحكم في المقاومة وطرق التوسيع، سلسلة من التقنيات الرئيسية بدءًا من معدات النمو وحتى نمو ومعالجة بلورات SiC عالية الجودة، وزيادة قطر بلورات SiC بشكل مستمر من أقل من 10 مم (2000) إلى 2 بوصة (2005). . في عام 2006، أخذ الفريق زمام المبادرة في تصنيع بلورات SiC المفردة في الصين، ونجح في تحويل نتائج الأبحاث في شركة Beijing Tianke Heda Semiconductor Co., LTD.، ونجح في تطوير 4 بوصات (2010) و6 بوصات (2014). بلورات SiC المفردة من خلال الجمع بين الصناعة والجامعة والبحث. في الوقت الحاضر، حققت شركة Beijing Tianke Heda الإنتاج الضخم والمبيعات لركائز SiC مقاس 4-6 بوصة، وأصبحت واحدة من الموردين الرئيسيين للرقائق الموصلة من SiC الدولية.

تتكون تكلفة جهاز SiC بشكل أساسي من الركيزة والفوقي ولوحة التدفق والختم والروابط الأخرى، وتمثل الركيزة ما يصل إلى 45٪ من تكلفة جهاز SiC. من أجل تقليل تكلفة جهاز واحد وتوسيع حجم ركيزة SiC بشكل أكبر، فإن زيادة عدد الأجهزة على ركيزة واحدة هي الطريقة الرئيسية لتقليل التكلفة. ستتمتع الركيزة المصنوعة من SiC مقاس 8 بوصات بميزة كبيرة في خفض التكلفة مقارنة بالركيزة مقاس 6 بوصات. تم الإبلاغ عن أنه تم تطوير الركيزة البلورية الفردية SiC مقاس 8 بوصات بنجاح، ولكن لم يتم طرح أي منتجات في السوق حتى الآن.

تكمن صعوبة نمو بلورة SiC مقاس 8 بوصة في: أولاً وقبل كل شيء، يجب تطوير بلورة بذرة مقاس 8 بوصة؛ ثانياً، من الضروري حل مشكلة عدم انتظام درجة الحرارة في مجال توزيع المواد ومرحلة الغاز وكفاءة النقل الناجمة عن الحجم الكبير. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري حل مشكلة تشقق الكريستال الناتج عن زيادة الضغط. على أساس الأبحاث الحالية، في عام 2017، بدأ الباحث تشين شياو لونغ، وطالب الدكتوراه يانغ نايجي، والباحث المساعد لي هوي، وكبير المهندسين وانغ ون جون، في دراسة بلورة SiC مقاس 8 بوصات. ومن خلال البحث المستمر، تمكنوا من إتقان توزيع مجال درجة حرارة الغرفة وخصائص نقل مرحلة الغاز ذات درجة الحرارة العالية لنمو 8 بوصة. باستخدام 6 بوصة من كربيد السيليكون كبذور بلورية، صمموا جهازًا يساعد على توسيع ونمو كربيد السيليكون. تم حل مشكلة النواة متعددة البلورات عند حافة بلورات البذور أثناء عملية توسيع القطر. تم تصميم نوع جديد من أجهزة النمو لتحسين كفاءة نقل المواد الخام. من خلال العديد من التكرارات، يتم توسيع حجم بلورة SiC تدريجيًا. من خلال تحسين عملية التلدين، يتم تقليل الضغط في البلورة ويتم منع تكسير البلورة. تمت زراعة بلورة SiC مقاس 8 بوصات في البداية على ركيزة تم تطويرها ذاتيًا في أكتوبر 2021.

يعد التطوير الناجح لبلورة مفردة موصلة من كربيد السيليكون مقاس 8 بوصة بمثابة تقدم بارز آخر أحرزه معهد الفيزياء في مجال أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسعة. بعد تحويل نتائج البحث والتطوير، سيساعد ذلك على تعزيز القدرة التنافسية الدولية للركيزة البلورية الفردية SiC في الصين وتعزيز التطور السريع لصناعة أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسع في الصين.

فونتيل تكنولوجيز بي تي إي. المحدودة. هي مؤسسة حديثة في مجال البحث والتطوير لمجموعة السيراميك المتقدمة والتصنيع والمبيعات كواحدة، وتنتج بشكل رئيسي السيراميك المسامي والألومينا والزركونيا ونيتريد السيليكون وكربيد السيليكون ونيتريد الألومنيوم والسيراميك العازل للميكروويف وغيرها من المواد الخزفية المتقدمة. يتمتع خبير التكنولوجيا الياباني المدعو خصيصًا لدينا بأكثر من 30 عامًا من الخبرة الصناعية في مجال أشباه الموصلات، ويقدم بكفاءة حلول تطبيقات السيراميك الخاصة مع مقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية، والتوصيل الحراري العالي، والعزل للعملاء المحليين والأجانب.