Nifşa yekem a materyalên nîvconductor bi silîkon (Si) û germanyûm (Ge) ya kevneşopî tê temsîlkirin, ku bingeha çêkirina devreyên entegre ne. Ew bi berfirehî di tranzîstor û detektorên voltaja nizm, frekansa nizm û hêza kêm de têne bikar anîn. Zêdetirî 90% ji berhemên nîvconductor ji materyalên li ser bingeha silîkonê têne çêkirin;
Materyalên nîvconductor ên nifşa duyemîn bi gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP) û gallium phosphide (GaP) têne temsîl kirin. Li gorî cîhazên li ser bingeha silîkonê, ew xwedî taybetmendiyên optoelektronîkî yên frekanseke bilind û leza bilind in û bi berfirehî di warên optoelektronîk û mîkroelektronîkê de têne bikar anîn.
Nifşa sêyemîn a materyalên nîvconductor ji hêla materyalên nû yên wekî silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), zinc oxide (ZnO), almas (C), û aluminum nitride (AlN) ve têne temsîl kirin.
Karbîda silîkonêmadeyek bingehîn a girîng e ji bo pêşxistina pîşesaziya nîvconductor a nifşa sêyemîn. Amûrên hêzê yên karbîda silîkonê dikarin bi berxwedana xwe ya voltaja bilind a hêja, berxwedana germahiya bilind, windabûna kêm û taybetmendiyên din bi bandor hewcedariyên karîgeriya bilind, piçûkkirin û sivikkirina pergalên elektronîkî yên hêzê bicîh bînin.
Ji ber taybetmendiyên wê yên fîzîkî yên bilind: valahiya bendê ya bilind (ku bi qada elektrîkê ya hilweşîna bilind û dendika hêzê ya bilind re têkildar e), îhtîmala elektrîkê ya bilind, û îhtîmala germî ya bilind, tê payîn ku di pêşerojê de bibe materyalê bingehîn ê herî berbelav ji bo çêkirina çîpên nîvconductor. Bi taybetî di warên wesayîtên enerjiya nû, hilberîna enerjiya fotovoltaîk, veguhastina trênê, torên jîr û warên din de, avantajên wê yên eşkere hene.
Pêvajoya hilberîna SiC li sê gavên sereke dabeş dibe: mezinbûna krîstala yekane ya SiC, mezinbûna çîna epîtaksîyal û çêkirina amûran, ku bi çar girêdanên sereke yên zincîra pîşesaziyê re têkildar in:substrat, epîtaksî, cîhaz û modul.
Rêbaza sereke ya çêkirina substratan pêşî rêbaza sublimasyona buhara fîzîkî bikar tîne da ku tozê di hawîrdorek valahiyê ya germahiya bilind de sublim bike, û krîstalên silicon carbide li ser rûyê krîstala tov bi rêya kontrola zeviyek germahiyê mezin bike. Bi karanîna waferek silicon carbide wekî substratek, danîna buhara kîmyewî tê bikar anîn da ku qatek krîstala yekane li ser waferê were danîn da ku waferek epitaksiyal çêbibe. Di nav wan de, mezinbûna qatek epitaksiyal a silicon carbide li ser substratek silicon carbide ya guhêrbar dikare bibe cîhazên hêzê, ku bi giranî di wesayîtên elektrîkê, fotovoltaîk û warên din de têne bikar anîn; mezinbûna qatek epitaksiyal a gallium nitride li ser nîv-îzolekereksubstrata karbîda silîkonêdikarin piştre bibin cîhazên frekansa radyoyê, ku di ragihandina 5G û warên din de têne bikar anîn.
Niha, substratên karbîda silîkonê di zincîra pîşesaziya karbîda silîkonê de xwedî astengiyên teknîkî yên herî bilind in, û hilberîna wan herî dijwar e.
Pirsgirêka hilberîna SiC bi tevahî nehatiye çareserkirin, û qalîteya stûnên krîstal ên madeya xav ne aram e û pirsgirêka berhemdariyê heye, ku dibe sedema lêçûna bilind a amûrên SiC. Ji bo ku materyalê silîkonê bibe çîpek krîstal, bi navînî tenê 3 roj digire, lê ji bo çîpek krîstal a karbîda silîkonê hefteyek digire. Çîpek krîstal a silîkonê ya gelemperî dikare 200 cm dirêj bibe, lê çîpek krîstal a karbîda silîkonê tenê dikare 2 cm dirêj bibe. Wekî din, SiC bi xwe materyalek hişk û şikestî ye, û waferên ku jê têne çêkirin dema ku birrîna mekanîkî ya kevneşopî têne bikar anîn, meyla çîpkirina qiraxan dikin, ku bandorê li berhem û pêbaweriya hilberê dike. Bingehên SiC ji îngotên silîkonê yên kevneşopî pir cûda ne, û her tişt ji alav, pêvajo, hilberandin heya birrînê hewce ye ku ji bo birêvebirina karbîda silîkonê were pêşve xistin.
Zincîra pîşesaziya karbîda silîkonê bi giranî li çar girêdanên sereke dabeş dibe: substrat, epitaksî, amûr û serîlêdan. Materyalên substratê bingeha zincîra pîşesaziyê ne, materyalên epitaksî mifteya çêkirina amûran in, amûr bingeha zincîra pîşesaziyê ne, û serîlêdan hêza ajotinê ya pêşkeftina pîşesaziyê ne. Pîşesaziya jorîn madeyên xav bikar tîne da ku materyalên substratê bi rêbazên sublimasyona buhara fîzîkî û rêbazên din çêbike, û dûv re rêbazên danîna buhara kîmyewî û rêbazên din bikar tîne da ku materyalên epitaksî mezin bike. Pîşesaziya navîn materyalên jorîn bikar tîne da ku cîhazên frekansa radyoyê, cîhazên hêzê û cîhazên din çêbike, ku di dawiyê de di ragihandina 5G ya jêrîn de têne bikar anîn. , wesayîtên elektrîkê, veguhastina trênê, û hwd. Di nav wan de, substrat û epitaksî ji sedî 60ê lêçûna zincîra pîşesaziyê pêk tînin û nirxa sereke ya zincîra pîşesaziyê ne.
Substrata SiC: Krîstalên SiC bi gelemperî bi rêbaza Lely têne çêkirin. Berhemên sereke yên navneteweyî ji 4 înç ber bi 6 înç ve diçin, û berhemên substrata guhêrbar ên 8 înç hatine pêşve xistin. Substratên navxweyî bi piranî 4 înç in. Ji ber ku xetên hilberîna waferên silîkonê yên 6 înç ên heyî dikarin werin nûve kirin û veguherînin da ku cîhazên SiC hilberînin, para bilind a bazarê ya substratên SiC yên 6 înç dê ji bo demek dirêj were parastin.
Pêvajoya substrata karbîda silîkonê tevlihev û dijwar e ku meriv hilberîne. Substrata karbîda silîkonê materyalek nîvconductor a yek-krîstal a tevlihev e ku ji du hêmanan pêk tê: karbon û silîkon. Niha, pîşesazî bi giranî toza karbonê ya paqijiya bilind û toza silîkonê ya paqijiya bilind wekî madeyên xav bikar tîne da ku toza karbîda silîkonê sentez bike. Di bin qadek germahiyek taybetî de, rêbaza veguhestina buxara fîzîkî ya gihîştî (rêbaza PVT) ji bo mezinbûna karbîda silîkonê ya bi mezinahiyên cûda di firneyek mezinbûna krîstalê de tê bikar anîn. Di dawiyê de, îngota krîstal tê pêvajokirin, birîn, hûrkirin, cilkirin, paqijkirin û pêvajoyên din ên piralî têne kirin da ku substratek karbîda silîkonê hilberîne.
Dema weşandinê: 22ê Gulana 2024an