Насли аввали маводҳои нимноқил аз кремнийи анъанавӣ (Si) ва германий (Ge) иборат аст, ки асоси истеҳсоли схемаҳои интегралӣ мебошанд. Онҳо ба таври васеъ дар транзисторҳо ва детекторҳои пастшиддат, пастбасомад ва камқувват истифода мешаванд. Зиёда аз 90% маҳсулоти нимноқил аз маводҳои кремний сохта шудаанд;
Маводҳои нимноқилии насли дуюм аз арсениди галлий (GaAs), фосфиди индий (InP) ва фосфиди галлий (GaP) иборатанд. Дар муқоиса бо дастгоҳҳои дар асоси кремний асосёфта, онҳо хосиятҳои оптоэлектроникии басомади баланд ва суръати баланд доранд ва дар соҳаҳои оптоэлектроника ва микроэлектроника васеъ истифода мешаванд.
Насли сеюми маводҳои нимноқилӣ бо маводҳои нав ба монанди карбиди кремний (SiC), нитриди галлий (GaN), оксиди руҳ (ZnO), алмос (C) ва нитриди алюминий (AlN) муаррифӣ мешаванд.
Карбиди кремниймаводи муҳими асосӣ барои рушди саноати нимноқилҳои насли сеюм мебошад. Дастгоҳҳои барқии карбидии кремний бо муқовимати аълои шиддати баланд, муқовимати ҳарорати баланд, талафоти кам ва дигар хосиятҳои худ метавонанд ба самаранокии баланд, миниатюризатсия ва талаботи сабукии системаҳои электронии барқӣ самаранок ҷавобгӯ бошанд.
Аз сабаби хосиятҳои барҷастаи физикии худ: фосилаи баланди банд (мувофиқ ба майдони электрикии вайроншавӣ ва зичии баланди қувва), гузаронандагии баланди барқӣ ва гузаронандагии баланди гармӣ, интизор меравад, ки он дар оянда ба маводи асосии маъмултарин барои истеҳсоли чипҳои нимноқил табдил ёбад. Хусусан дар соҳаҳои мошинҳои нави энергетикӣ, истеҳсоли нерӯи фотоэлектрикӣ, транзити роҳи оҳан, шабакаҳои интеллектуалӣ ва дигар соҳаҳо, он бартариҳои возеҳ дорад.
Раванди истеҳсоли SiC ба се марҳилаи асосӣ тақсим мешавад: афзоиши монокристаллии SiC, афзоиши қабати эпитаксиалӣ ва истеҳсоли дастгоҳҳо, ки ба чор ҳалқаи асосии занҷири саноатӣ мувофиқат мекунанд:субстрат, эпитаксия, дастгоҳҳо ва модулҳо.
Усули асосии истеҳсоли субстратҳо аввал аз усули сублиматсияи физикии буғ барои сублиматсия кардани хока дар муҳити вакуумии баландҳарорат истифода мебарад ва кристаллҳои карбиди кремнийро дар сатҳи кристалли тухмӣ тавассути назорати майдони ҳарорат парвариш мекунад. Бо истифода аз вафли карбиди кремний ҳамчун субстрат, таҳшиншавии буғи кимиёвӣ барои таҳшин кардани қабати монокристалл дар вафл барои ташкил додани вафли эпитаксиалӣ истифода мешавад. Дар байни онҳо, парвариши қабати эпитаксиалии карбиди кремний дар субстрати карбиди силиконии ноқилӣ метавонад ба дастгоҳҳои барқӣ табдил дода шавад, ки асосан дар мошинҳои барқӣ, фотоэлектрикӣ ва дигар соҳаҳо истифода мешаванд; парвариши қабати эпитаксиалии нитриди галлий дар нимизолятсионӣсубстрати карбидии кремнийминбаъд метавонад ба дастгоҳҳои басомади радиоӣ табдил дода шавад, ки дар коммуникатсияи 5G ва дигар соҳаҳо истифода мешаванд.
Дар айни замон, субстратҳои карбиди кремний дар занҷири саноати карбиди кремний монеаҳои баландтарини техникӣ доранд ва субстратҳои карбиди кремний душвортарин истеҳсол мешаванд.
Мушкилоти истеҳсолии SiC пурра ҳал нашудааст ва сифати сутунҳои кристаллии ашёи хом ноустувор аст ва мушкили ҳосилнокӣ вуҷуд дорад, ки боиси арзиши баланди дастгоҳҳои SiC мегардад. Барои табдил ёфтани маводи силикон ба чӯби кристаллӣ ба ҳисоби миёна танҳо 3 рӯз лозим аст, аммо барои чӯби кристаллии карбидии силикон як ҳафта лозим аст. Мили кристаллии умумии силикон метавонад 200 см дарозӣ дошта бошад, аммо чӯби кристаллии карбидии силикон метавонад танҳо 2 см дарозӣ дошта бошад. Ғайр аз ин, худи SiC як маводи сахт ва шикананда аст ва вафлиҳои аз он сохташуда ҳангоми истифодаи буридани анъанавии механикии вафлии буридан ба шикастани канорҳо майл доранд, ки ба ҳосилнокӣ ва эътимоднокии маҳсулот таъсир мерасонад. Субстратҳои SiC аз резаҳои анъанавии силикон хеле фарқ мекунанд ва ҳама чиз аз таҷҳизот, равандҳо, коркард то буридан барои коркарди карбиди силикон бояд таҳия карда шавад.
Занҷири саноати карбиди кремний асосан ба чор ҳалқаи асосӣ тақсим мешавад: субстрат, эпитаксиалӣ, дастгоҳҳо ва татбиқҳо. Маводҳои субстратӣ асоси занҷири саноатӣ, маводҳои эпитаксиалӣ калиди истеҳсоли дастгоҳҳо, дастгоҳҳо асоси занҷири саноатӣ ва татбиқҳо қувваи пешбарандаи рушди саноатӣ мебошанд. Саноати болооб аз ашёи хом барои истеҳсоли маводҳои субстратӣ тавассути усулҳои сублиматсияи буғи физикӣ ва дигар усулҳо истифода мебарад ва сипас аз усулҳои ҷойгиркунии буғи кимиёвӣ ва дигар усулҳо барои парвариши маводҳои эпитаксиалӣ истифода мебарад. Саноати миёнаоб аз маводҳои болооб барои истеҳсоли дастгоҳҳои басомади радиоӣ, дастгоҳҳои барқӣ ва дигар дастгоҳҳо истифода мебарад, ки дар ниҳоят дар коммуникатсияҳои поёноби 5G, мошинҳои барқӣ, транзити роҳи оҳан ва ғайра истифода мешаванд. Дар байни онҳо, субстрат ва эпитаксиалӣ 60% арзиши занҷири саноатиро ташкил медиҳанд ва арзиши асосии занҷири саноатӣ мебошанд.
Субстрати SiC: Кристаллҳои SiC одатан бо истифода аз усули Лели истеҳсол карда мешаванд. Маҳсулоти асосии байналмилалӣ аз 4 дюйм ба 6 дюйм гузашта истодаанд ва маҳсулоти субстрати 8-дюймаи ноқилӣ таҳия шудаанд. Субстратҳои дохилӣ асосан 4 дюйм мебошанд. Азбаски хатҳои истеҳсоли вафли кремнийи 6-дюймаи мавҷударо метавон барои истеҳсоли дастгоҳҳои SiC навсозӣ ва табдил дод, саҳми баланди бозори субстратҳои SiC-и 6-дюйма барои муддати тӯлонӣ нигоҳ дошта мешавад.
Раванди истеҳсоли субстрати карбиди кремний мураккаб ва душвор аст. Субстрати карбиди кремний як маводи мураккаби нимноқилии яккристаллӣ мебошад, ки аз ду унсур иборат аст: карбон ва кремний. Дар айни замон, саноат асосан хокаи карбонии тозаи баланд ва хокаи кремнийи тозаи баландро ҳамчун ашёи хом барои синтези хокаи карбиди кремний истифода мебарад. Дар зери майдони махсуси ҳарорат, усули интиқоли буғи физикии пухта (усули PVT) барои парвариши карбиди кремнийи андозаҳои гуногун дар кӯраи парвариши кристалл истифода мешавад. Рехтаи кристаллӣ дар ниҳоят коркард, буридан, майда кардан, сайқал додан, тоза кардан ва дигар равандҳои сершумор барои истеҳсоли субстрати карбиди кремний анҷом дода мешавад.
Вақти нашр: 22 майи соли 2024