Жарым өткөргүч материалдардын биринчи муунун интегралдык микросхемаларды өндүрүүнүн негизи болгон салттуу кремний (Si) жана германий (Ge) түзөт. Алар төмөнкү чыңалуудагы, төмөнкү жыштыктагы жана аз кубаттуулуктагы транзисторлордо жана детекторлордо кеңири колдонулат. Жарым өткөргүч продукциялардын 90% дан ашыгы кремний негизиндеги материалдардан жасалган;
Экинчи муундагы жарым өткөргүч материалдар галлий арсениди (GaAs), индий фосфиди (InP) жана галлий фосфиди (GaP) менен көрсөтүлөт. Кремний негизиндеги түзүлүштөргө салыштырмалуу, алар жогорку жыштыктагы жана жогорку ылдамдыктагы оптоэлектрондук касиеттерге ээ жана оптоэлектроника жана микроэлектроника тармактарында кеңири колдонулат.
Үчүнчү муундагы жарым өткөргүч материалдар кремний карбиди (SiC), галлий нитриди (GaN), цинк кычкылы (ZnO), алмаз (C) жана алюминий нитриди (AlN) сыяктуу жаңыдан пайда болуп жаткан материалдар менен көрсөтүлөт.
Кремний карбидиүчүнчү муундагы жарым өткөргүчтөр өнөр жайын өнүктүрүү үчүн маанилүү негизги материал болуп саналат. Кремний карбидинин электр түзүлүштөрү жогорку чыңалууга, жогорку температурага туруктуулукка, аз жоготууга жана башка касиеттерине ээ болгон жогорку натыйжалуулукка, миниатюризацияга жана жеңил салмакка болгон талаптарды натыйжалуу канааттандыра алат.
Жогорку физикалык касиеттеринен улам: жогорку тилкелүү аралыгы (жогорку бузулуу электр талаасына жана жогорку кубаттуулук тыгыздыгына туура келет), жогорку электр өткөрүмдүүлүгү жана жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгү келечекте жарым өткөргүч чиптерди жасоодо эң кеңири колдонулган негизги материалга айланат деп күтүлүүдө. Айрыкча жаңы энергиялык унаалар, фотоэлектрдик электр энергиясын өндүрүү, темир жол транспорту, акылдуу тармактар жана башка тармактарда анын айкын артыкчылыктары бар.
SiC өндүрүш процесси үч негизги этапка бөлүнөт: SiC монокристаллдарынын өсүшү, эпитаксиалдык катмардын өсүшү жана түзүлүштөрдү өндүрүү, алар өнөр жай чынжырынын төрт негизги звеносуна туура келет:субстрат, эпитаксия, түзмөктөр жана модулдар.
Субстраттарды өндүрүүнүн негизги ыкмасы алгач жогорку температурадагы вакуумдук чөйрөдө порошокту сублимациялоо үчүн физикалык буу сублимация ыкмасын колдонот жана температура талаасын башкаруу аркылуу үрөн кристаллынын бетинде кремний карбидинин кристаллдарын өстүрөт. Субстрат катары кремний карбидинин пластинасын колдонуп, химиялык буу чөктүрүү пластинага монокристаллдын катмарын чөктүрүү үчүн колдонулат, бул эпитаксиалдык пластинаны түзөт. Алардын арасында өткөргүч кремний карбидинин субстратында кремний карбидинин эпитаксиалдык катмарын өстүрүү негизинен электрдик унааларда, фотоэлектрдик тармактарда жана башка тармактарда колдонулган электр түзүлүштөрүнө айландырылышы мүмкүн; жарым изоляциялык пластинада галлий нитридинин эпитаксиалдык катмарын өстүрүү.кремний карбидинин субстратыандан ары 5G байланышында жана башка тармактарда колдонулган радио жыштыктагы түзмөктөргө айландырылышы мүмкүн.
Азыркы учурда, кремний карбидинин субстраттары кремний карбидинин өнөр жай чынжырында эң жогорку техникалык тоскоолдуктарга ээ, ал эми кремний карбидинин субстраттарын өндүрүү эң кыйын.
SiC өндүрүшүнүн тардыгы толугу менен чечиле элек, чийки заттын кристалл мамыларынын сапаты туруксуз жана түшүмдүүлүк көйгөйү бар, бул SiC түзүлүштөрүнүн кымбаттыгына алып келет. Кремний материалынын кристалл таякчасына айланышы үчүн орточо эсеп менен 3 күн гана талап кылынат, ал эми кремний карбидинин кристалл таякчасы үчүн бир жума талап кылынат. Жалпы кремний кристалл таякчасынын узундугу 200 смге чейин өсө алат, ал эми кремний карбидинин кристалл таякчасы 2 смге гана өсө алат. Андан тышкары, SiC өзү катуу жана морт материал болуп саналат жана андан жасалган пластиналар салттуу механикалык кесүүчү пластинаны туураганда четтери сынып кетүүгө жакын, бул продуктунун түшүмдүүлүгүнө жана ишенимдүүлүгүнө таасир этет. SiC субстраттары салттуу кремний куймаларынан абдан айырмаланат жана кремний карбидин иштетүү үчүн жабдуулардан, процесстерден, иштетүүдөн баштап кесүүгө чейин баары иштелип чыгышы керек.
Кремний карбидинин өнөр жай чынжыры негизинен төрт негизги звеного бөлүнөт: субстрат, эпитаксиа, түзүлүштөр жана колдонмолор. Субстрат материалдары өнөр жай чынжырынын пайдубалы, эпитаксиалдык материалдар түзүлүштөрдү өндүрүүнүн ачкычы, түзүлүштөр өнөр жай чынжырынын өзөгү, ал эми колдонмолор өнөр жайды өнүктүрүүнүн кыймылдаткыч күчү болуп саналат. Жогорку агымдагы өнөр жай чийки заттарды физикалык буу сублимациялоо ыкмалары жана башка ыкмалар аркылуу субстрат материалдарын жасоо үчүн колдонот, андан кийин химиялык буу чөктүрүү ыкмаларын жана эпитаксиалдык материалдарды өстүрүү үчүн башка ыкмаларды колдонот. Ортоңку агымдагы өнөр жай жогорку агымдагы материалдарды радио жыштыктагы түзүлүштөрдү, кубат берүүчү түзүлүштөрдү жана башка түзүлүштөрдү жасоо үчүн колдонот, алар акырында төмөнкү 5G байланышында, электр унааларында, темир жол транспортунда ж.б. колдонулат. Алардын арасында субстрат жана эпитаксиа өнөр жай чынжырынын наркынын 60% түзөт жана өнөр жай чынжырынын негизги баалуулугу болуп саналат.
SiC субстраты: SiC кристаллдары, адатта, Лели ыкмасы менен өндүрүлөт. Эл аралык негизги продукциялар 4 дюймдан 6 дюймга өтүүдө жана 8 дюймдук өткөргүч субстрат продукциялары иштелип чыкты. Ата мекендик субстраттар негизинен 4 дюйм. Учурдагы 6 дюймдук кремний пластинасын өндүрүү линияларын жаңыртып, SiC түзмөктөрүн чыгаруу үчүн трансформациялоого мүмкүн болгондуктан, 6 дюймдук SiC субстраттарынын жогорку рыноктук үлүшү узак убакыт бою сакталып калат.
Кремний карбидинин субстратынын процесси татаал жана аны өндүрүү кыйын. Кремний карбидинин субстраты - бул эки элементтен: көмүртектен жана кремнийден турган кошулма жарым өткөргүч монокристалл материал. Учурда өнөр жайда кремний карбидинин порошогун синтездөө үчүн негизинен жогорку тазалыктагы көмүртек порошогун жана жогорку тазалыктагы кремний порошогун чийки зат катары колдонушат. Атайын температура талаасынын астында кристалл өстүрүүчү меште ар кандай өлчөмдөгү кремний карбидин өстүрүү үчүн жетилген физикалык буу өткөрүү ыкмасы (PVT ыкмасы) колдонулат. Кристалл куймасы акыры иштетилет, кесилет, майдаланат, жылтыратылат, тазаланат жана башка бир нече процесстерден өтөт, бул кремний карбидинин субстратын түзөт.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 22-майы