Application et tendance de développement de l'épitaxie du carbure de silicium.

Dans ce numéro, nous approfondissons l'application, le processus de préparation, la taille du marché et la tendance de développement de l'épitaxie du carbure de silicium.

L'épitaxie fait référence à la croissance d'une couche de matériau monocristallin de qualité supérieure sur la surface du substrat de carbure de silicium.et la croissance d'une couche d'épitaxie de carbure de silicium sur la surface du substrat de carbure de silicium conducteurLa croissance de la couche d'épitaxie du nitrure de gallium sur un substrat SIC semi-isolé est appelée hétéroépitaxie.principalement de 2 pouces (50 mm), 3 pouces (75 mm), 4 pouces (100 mm), 6 pouces (150 mm), 8 pouces (200 mm) et autres spécifications.

  Je sais.CL'épitaxie du carbure peut fabriquer toutes sortes de dispositifs de puissance pouvant être utilisés dans les véhicules à énergie nouvelle, le stockage d'énergie photovoltaïque, l'aérospatiale et d'autres domaines;L'épitaxie du nitrure de gallium peut fabriquer divers appareils RF pour la communication 5G, radar et autres champs.

Avec l'augmentation de la demande de dispositifs électriques au carbure de silicium dans les véhicules à énergie nouvelle, le stockage de l'énergie photovoltaïque et d'autres industries, le marché du carbure de silicium épitaxial se développe également rapidement.Les données de recherche sur l'industrie montrent que la taille du marché mondial du carbure de silicium épitaxial est de 172 milliards de dollars américains en 2020, et devrait atteindre 1,233 milliard de dollars US d'ici 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 2023, le nombre de projets d'amélioration de la qualité de l'air devrait atteindre plus de 1 000 000 (YOLE) et 1 072 millions (TECHCET).

Du point de vue de la valeur, la valeur ajoutée de la chaîne industrielle du carbure de silicium est concentrée en amont,et l'épitaxial (y compris le substrat) a une valeur plus élevée dans la chaîne industrielle du carbure de silicium.

Selon les données de la CASA, le substrat et l'épitaxie, en tant que maillon en amont de la chaîne industrielle du carbure de silicium, représentent respectivement 47% et 23% de la structure des coûts des appareils électriques au carbure de silicium..Des barrières de production élevées pour les feuilles épitaxiales de carbure de silicium de haute qualité, couplées à une forte demande en aval pour les dispositifs mondiaux de carbure de silicium,résultant d'un approvisionnement limité en tôles épitaxielles de carbure de silicium de haute qualité, ce qui rend la valeur des feuilles épitaxielles de carbure de silicium dans la chaîne industrielle relativement élevée.

Du point de vue de l'importance, le cristal de carbure de silicium dans le processus de croissance produira inévitablement des défauts, l'introduction d'impuretés,la qualité et les performances du matériau de substrat ne sont pas suffisamment bonnes, et la croissance de la couche épitaxienne peut éliminer certains défauts dans le substrat, de sorte que le réseau est disposé soigneusement.la qualité de l'épitaxie a donc une incidence décisive sur les performances du dispositif, et la qualité de l'épitaxie est affectée par le traitement des cristaux et des substrats, l'épitaxie est au milieu d'une industrie, joue un rôle clé.

  D'une part, l'épaisseur et la concentration de dopage des paramètres clés influent sur la qualité de la feuille épitaxielle de carbure de silicium.Les exigences relatives aux paramètres épitaxiaux dépendent de la conception du dispositif., et les paramètres épitaxiaux sont différents selon le niveau de tension de l'appareil.Généralement, une tension de 100 V nécessite une épitapsie de 1 μm d'épaisseur., 600V nécessite 6 μm, 1200-1700V nécessite 10-15 μm, 15000V nécessite des centaines de microns (environ 150 μm).

D'autre part, la maîtrise des défauts épitaxiaux SIC est la clé de la fabrication de dispositifs de haute performance,et les défauts affecteront gravement les performances et la fiabilité des dispositifs de puissance SICLes défauts épitaxiaux comprennent principalement: les défauts du substrat, tels que les microtubules, la dislocation de vis pénétrante TSD, la dislocation de bord pénétrant TED, la dislocation du plan de base BPD, etc.Dislocation causée par une croissance épitaxienne; les défauts macro, tels que les défauts de triangle, les défauts de carotte/comète, les fosses peu profondes, les défauts de mise en pile croissante, les objets qui tombent, etc.TSD et TED n'affectent pas les performances du dispositif de carbure de silicium finalUne fois que des défauts macroscopiques apparaissent sur l'appareil, l'appareil échouera à tester, ce qui entraînera un rendement inférieur.

  À l'heure actuelle, les méthodes de préparation de l'épitaxie du SiC comprennent principalement: le dépôt chimique de vapeur (CVD), l'épitaxie moléculaire (MBE), l'épitaxie en phase liquide (LPE), le dépôt laser pulsé et la sublimation (PLD).

Par rapport aux trois méthodes de préparation, bien que la qualité d'épitaxie du carbure de silicium préparé par la méthode MBE et la méthode LPE soit meilleure,Le taux de croissance est trop lent pour répondre aux besoins de l'industrialisation, et le taux de croissance de la maladie cardiovasculaire est plus élevé, la qualité de l'épitaxie est également conforme aux exigences, et le système de maladie cardiovasculaire est relativement simple et facile à utiliser, et le coût est inférieur.Le dépôt chimique de vapeur (CVD) est actuellement la méthode d'épitaxie 4H-SiC la plus populaireSon avantage est que le débit de la source de gaz, la température de la chambre de réaction et la pression peuvent être efficacement contrôlés pendant le processus de croissance, ce qui réduit considérablement le processus de CVD épitaxial.

Résumé: Avec l'amélioration du niveau de tension de l'appareil, l'épaisseur épitaxielle est passée de quelques microns dans le passé à des dizaines voire des centaines de microns.Les entreprises nationales ont progressivement augmenté la quantité de 6 pouces de carbure de silicium croissance épitaxie, et a commencé à s'étendre à la recherche et au développement et à la production d'épitaxie de 8 pouces, mais il n'existe pas de capacité d'approvisionnement à grande échelle.L'épitaxie du carbure de silicium domestique peut essentiellement répondre à la demandeComparé à la perte de bord épitaxial de carbure de silicium de 6 pouces et 8 pouces, la perte est plus petite, la surface disponible est plus grande,et peut augmenter la capacité de production, et le coût devrait être réduit de plus de 60% à l'avenir grâce à l'amélioration de la production et aux économies d'échelle.