Ýarymgeçiriji materiallaryň birinji nesli integral mikrosxemalaryň önümçiliginiň esasy bolan däp bolan kremniý (Si) we germaný (Ge) bilen görkezilýär. Olar pes woltly, pes ýygylykly we pes kuwwatly tranzistorlarda we detektorlarda giňden ulanylýar. Ýarymgeçiriji önümleriniň 90% -den gowragy kremniý esasly materiallardan ýasalýar;
Ikinji nesil ýarymgeçiriji materiallar galliý arsenid (GaAs), indiý fosfid (InP) we galliý fosfid (GaP) bilen görkezilýär. Kremniý esasly enjamlar bilen deňeşdirilende, olar ýokary ýygylykly we ýokary tizlikli optoelektroniki häsiýetlere eýedir we optoelektronika we mikroelektronika pudaklarynda giňden ulanylýar.
Ýarymgeçiriji materiallaryň üçünji nesli kremniý karbidi (SiC), galliý nitridi (GaN), sink oksidi (ZnO), almaz (C) we alýumin nitridi (AlN) ýaly täze materiallar bilen görkezilýär.
Kremniý karbidiüçünji nesil ýarymgeçirijiler senagatynyň ösmegi üçin möhüm esasy materialdyr. Kremniý karbidli elektrik enjamlary ajaýyp ýokary woltly garşylygy, ýokary temperatura garşylygy, pes ýitgi we beýleki häsiýetleri bilen elektrikli elektron ulgamlarynyň ýokary netijeliligi, kiçileşdirilmegi we ýeňilligi talaplaryny netijeli kanagatlandyryp biler.
Ýokary fiziki häsiýetleri: ýokary zolak aralygy (ýokary dargama elektrik meýdanyna we ýokary kuwwatlylyk dykyzlygyna laýyk gelýär), ýokary elektrik geçirijiligi we ýokary ýylylyk geçirijiligi sebäpli, geljekde ýarymgeçiriji çipleri ýasamak üçin iň giňden ulanylýan esasy materiala öwrülmegine garaşylýar. Esasanam täze energiýa ulaglary, fotowoltaik energiýa öndürmek, demir ýol ulaglary, akylly elektrik ulgamlary we beýleki ugurlarda onuň aýdyň artykmaçlyklary bar.
SiC öndürmek prosesi üç esasy tapgyra bölünýär: SiC monokristallarynyň ösüşi, epitaksial gatlagyň ösüşi we enjam öndürmek, olar senagat zynjyrynyň dört esasy halkasyna laýyk gelýär:substrat, epitaksiýa, enjamlar we modullar.
Substratlary öndürmegiň esasy usuly ilki bilen fiziki bug sublimasiýa usulyny ulanyp, poroşogy ýokary temperaturaly wakuum gurşawynda sublimasiýa edýär we temperatura meýdanyny dolandyrmak arkaly tohum kristalynyň ýüzünde kremniý karbid kristallaryny ösdürýär. Substrat hökmünde kremniý karbid plastinkasyny ulanyp, himiki bug çökündisi plastinkanyň üstüne monokristal gatlagyny çökdürmek we epitaksial plastinka emele getirmek üçin ulanylýar. Olaryň arasynda, geçiriji kremniý karbid substratynda kremniý karbid epitaksial gatlagyny ösdürmek, esasan elektrik ulaglarynda, fotowoltaikada we beýleki pudaklarda ulanylýan elektrik enjamlaryna öwrülip bilner; ýarym izolýasiýada galliý nitridi epitaksial gatlagyny ösdürmekkremniý karbid substratymundan başga-da, 5G aragatnaşyklarynda we beýleki ugurlarda ulanylýan radioçastota enjamlaryna öwrülip bilner.
Häzirki wagtda kremniý karbid substratlary kremniý karbid senagat zynjyrynda iň ýokary tehniki päsgelçiliklere eýedir we kremniý karbid substratlaryny öndürmek iň kyndyr.
SiC-niň önümçilik kynçylygy doly çözülmedi we çig mal kristal sütünleriniň hili durnuksyz we hasyl meselesi bar, bu bolsa SiC enjamlarynyň gymmatlygyna getirýär. Kremniý materialynyň kristal taýaja öwrülmegi üçin ortaça 3 gün gerek, emma kremniý karbid kristal taýajygy üçin bir hepde gerek. Umumy kremniý kristal taýajygy 200 sm uzynlykda ösüp biler, emma kremniý karbid kristal taýajygy diňe 2 sm uzynlykda ösüp biler. Mundan başga-da, SiC-niň özi gaty we döwülen materialdyr we ondan ýasalan plastinler däp bolan mehaniki kesiji plastinany böleklere bölmek ulanylanda gyralarynyň döwülmegine meýilli bolýar, bu bolsa önümiň hasyllylygyna we ygtybarlylygyna täsir edýär. SiC substratlary däp bolan kremniý külçelerinden düýpgöter tapawutlanýar we kremniý karbidini işläp düzmek üçin enjamlardan, proseslerden, gaýtadan işlemekden başlap, kesmäge çenli hemme zat işlenip düzülmelidir.
Kremniý karbidi senagat zynjyry esasan dört esasy halka bölünýär: substrat, epitaksiýa, enjamlar we ulanylyşlar. Substrat materiallary senagat zynjyrynyň esasyny düzýär, epitaksiýa materiallary enjam önümçiliginiň açarydyr, enjamlar senagat zynjyrynyň özenidir we ulanylyşlar senagat ösüşiniň hereketlendiriji güýjidir. Öňki senagat çig mallary fiziki bug sublimasiýa usullary we beýleki usullar arkaly substrat materiallaryny ýasamak üçin ulanýar, soňra bolsa epitaksiýa materiallaryny ösdürmek üçin himiki bug çökündi usullaryny we beýleki usullary ulanýar. Ortaky senagat radioçastota enjamlary, elektrik enjamlary we beýleki enjamlary ýasamak üçin öňki materiallary ulanýar, olar ahyrsoňy aşaky 5G aragatnaşyklarynda, elektrik ulaglarynda, demir ýol ulaglarynda we ş.m. ulanylýar. Olaryň arasynda substrat we epitaksiýa senagat zynjyrynyň bahasynyň 60% -ni düzýär we senagat zynjyrynyň esasy gymmatydyr.
SiC substraty: SiC kristallary adatça Lely usuly arkaly öndürilýär. Halkara esasy önümler 4 dýuýmdan 6 dýuýma geçýär we 8 dýuým geçiriji substrat önümleri işlenip düzüldi. Öý substratlary esasan 4 dýuýmdyr. Bar bolan 6 dýuýmlyk kremniý wafer önümçilik liniýalaryny SiC enjamlaryny öndürmek üçin täzeläp we özgerdip bolýandygy sebäpli, 6 dýuýmlyk SiC substratlarynyň ýokary bazar paýy uzak wagtlap saklanar.
Kremniý karbidiniň substratynyň prosesi çylşyrymly we öndürilmegi kyn. Kremniý karbidiniň substraty iki elementden: ugleroddan we kremniýden ybarat bolan birleşen ýarymgeçiriji monokristal materialdyr. Häzirki wagtda senagatda kremniý karbidiniň poroşogyny sintezlemek üçin esasan ýokary arassa uglerod poroşogyny we ýokary arassa kremniý poroşogyny çig mal hökmünde ulanýarlar. Ýörite temperatura meýdanynyň aşagynda kristal ösüş peçinde dürli ululykdaky kremniý karbidini ösdürmek üçin ýetişen fiziki bug geçiriş usuly (PVT usuly) ulanylýar. Kristal külçesi ahyrsoňy gaýtadan işlenip, kesilip, üwelip, jylanyp, arassalanyp we beýleki köp sanly proseslerden geçip, kremniý karbidiniň substratyny öndürýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 22-nji maýy