Yarımkeçirici materialların birinci nəsli inteqral sxem istehsalının əsasını təşkil edən ənənəvi silisium (Si) və germanium (Ge) ilə təmsil olunur. Onlar aşağı gərginlikli, aşağı tezlikli və aşağı güclü tranzistorlarda və detektorlarda geniş istifadə olunur. Yarımkeçirici məhsulların 90%-dən çoxu silisium əsaslı materiallardan hazırlanır;
İkinci nəsil yarımkeçirici materiallar qallium arsenid (GaAs), indium fosfid (InP) və qallium fosfid (GaP) ilə təmsil olunur. Silisium əsaslı cihazlarla müqayisədə onlar yüksək tezlikli və yüksək sürətli optoelektronik xüsusiyyətlərə malikdir və optoelektronika və mikroelektronika sahələrində geniş istifadə olunur.
Üçüncü nəsil yarımkeçirici materiallar silisium karbid (SiC), qallium nitrid (GaN), sink oksid (ZnO), almaz (C) və alüminium nitrid (AlN) kimi yeni materiallarla təmsil olunur.
Silikon karbidüçüncü nəsil yarımkeçirici sənayesinin inkişafı üçün vacib bir əsas materialdır. Silikon karbid güc cihazları əla yüksək gərginlikli müqaviməti, yüksək temperatur müqaviməti, aşağı itkisi və digər xüsusiyyətləri ilə güc elektron sistemlərinin yüksək səmərəliliyi, miniatürləşməsi və yüngüllük tələblərini effektiv şəkildə qarşılaya bilər.
Üstün fiziki xüsusiyyətlərinə görə: yüksək zolaq boşluğu (yüksək parçalanma elektrik sahəsinə və yüksək güc sıxlığına uyğundur), yüksək elektrik keçiriciliyi və yüksək istilik keçiriciliyi, gələcəkdə yarımkeçirici çiplərin hazırlanması üçün ən geniş istifadə olunan əsas materiala çevrilməsi gözlənilir. Xüsusilə yeni enerji nəqliyyat vasitələri, fotovoltaik enerji istehsalı, dəmir yolu tranziti, ağıllı şəbəkələr və digər sahələrdə açıq-aydın üstünlüklərə malikdir.
SiC istehsal prosesi üç əsas mərhələyə bölünür: SiC tək kristal böyüməsi, epitaksial təbəqə böyüməsi və cihaz istehsalı, bunlar sənaye zəncirinin dörd əsas halqasına uyğundur:substrat, epitaksiya, cihazlar və modullar.
Substratların istehsalının əsas üsulu əvvəlcə fiziki buxar sublimasiya metodundan istifadə edərək tozu yüksək temperaturlu vakuum mühitində sublimasiya edir və temperatur sahəsinin idarə olunması yolu ilə toxum kristalının səthində silikon karbid kristalları yetişdirir. Substrat kimi silikon karbid lövhəsindən istifadə edərək, kimyəvi buxar çöküntüsü lövhənin üzərinə tək kristal təbəqəsi çökdürmək və epitaksial lövhə yaratmaq üçün istifadə olunur. Bunlardan, keçirici silikon karbid substratı üzərində silikon karbid epitaksial təbəqə yetişdirmək əsasən elektrik nəqliyyat vasitələrində, fotovoltaiklərdə və digər sahələrdə istifadə olunan enerji cihazlarına çevrilə bilər; yarı izolyasiyaedici üzərində qallium nitrid epitaksial təbəqə yetişdirməksilikon karbid substratıdaha sonra 5G rabitəsində və digər sahələrdə istifadə olunan radiotezlik cihazlarına çevrilə bilər.
Hazırda silikon karbid substratları silikon karbid sənayesi zəncirində ən yüksək texniki maneələrə malikdir və silikon karbid substratları istehsalı ən çətin olanlardır.
SiC-nin istehsal problemi tam həll olunmayıb və xammal kristal sütunlarının keyfiyyəti qeyri-sabitdir və məhsuldarlıq problemi mövcuddur ki, bu da SiC cihazlarının yüksək qiymətinə gətirib çıxarır. Silikon materialının kristal çubuğa çevrilməsi orta hesabla cəmi 3 gün çəkir, lakin silikon karbid kristal çubuğu üçün bir həftə lazımdır. Ümumi silikon kristal çubuğu 200 sm uzunluğunda böyüyə bilər, lakin silikon karbid kristal çubuğu yalnız 2 sm uzunluğunda böyüyə bilər. Üstəlik, SiC özü sərt və kövrək bir materialdır və ondan hazırlanmış lövhələr ənənəvi mexaniki kəsmə lövhəsi doğranması istifadə edildikdə kənarların qırılmasına meyllidir ki, bu da məhsulun məhsuldarlığına və etibarlılığına təsir göstərir. SiC substratları ənənəvi silikon külçələrindən çox fərqlidir və silikon karbidini emal etmək üçün avadanlıqlardan, proseslərdən, emaldan tutmuş kəsməyə qədər hər şey inkişaf etdirilməlidir.
Silisium karbid sənayesi zənciri əsasən dörd əsas halqaya bölünür: substrat, epitaksiya, cihazlar və tətbiqlər. Substrat materialları sənaye zəncirinin təməlidir, epitaksial materiallar cihaz istehsalının açarıdır, cihazlar sənaye zəncirinin özəyidir və tətbiqlər sənaye inkişafının hərəkətverici qüvvəsidir. Yuxarı axın sənayesi fiziki buxar sublimasiya üsulları və digər üsullarla substrat materiallarını hazırlamaq üçün xammaldan istifadə edir və sonra kimyəvi buxar çökmə üsullarından və epitaksial materiallar yetişdirmək üçün digər üsullardan istifadə edir. Orta axın sənayesi yuxarı axın materiallarından radiotezlik cihazları, güc cihazları və digər cihazlar hazırlamaq üçün istifadə edir ki, bunlar da nəticədə aşağı axın 5G rabitəsində, elektrik nəqliyyat vasitələrində, dəmir yolu tranzitində və s. istifadə olunur. Bunların arasında substrat və epitaksiya sənaye zəncirinin dəyərinin 60%-ni təşkil edir və sənaye zəncirinin əsas dəyəridir.
SiC substratı: SiC kristalları adətən Lely metodu ilə istehsal olunur. Beynəlxalq əsas məhsullar 4 düymdən 6 düymə keçir və 8 düymlük keçirici substrat məhsulları hazırlanmışdır. Yerli substratlar əsasən 4 düymdür. Mövcud 6 düymlük silikon lövhə istehsal xətləri təkmilləşdirilə və SiC cihazları istehsal etmək üçün transformasiya edilə bildiyindən, 6 düymlük SiC substratlarının yüksək bazar payı uzun müddət qorunub saxlanılacaq.
Silikon karbid substratı prosesi mürəkkəb və istehsalı çətindir. Silikon karbid substratı iki elementdən - karbon və silikondan ibarət mürəkkəb yarımkeçirici tək kristal materialdır. Hazırda sənaye əsasən silikon karbid tozunu sintez etmək üçün xammal kimi yüksək təmizlikli karbon tozu və yüksək təmizlikli silikon tozundan istifadə edir. Xüsusi temperatur sahəsi altında kristal böyümə sobasında müxtəlif ölçülü silikon karbid yetişdirmək üçün yetkin fiziki buxar ötürmə metodu (PVT metodu) istifadə olunur. Kristal külçə nəhayət emal olunur, kəsilir, üyüdülür, cilalanır, təmizlənir və silikon karbid substratı istehsal etmək üçün digər çoxsaylı proseslərdən keçir.
Yayımlanma vaxtı: 22 may 2024