Ярымүткәргеч материалларның беренче буыны традицион кремний (Si) һәм германий (Ge) белән тәкъдим ителә, алар интеграль микросхемалар җитештерү өчен нигез булып тора. Алар түбән вольтлы, түбән ешлыклы һәм түбән куәтле транзисторларда һәм детекторларда киң кулланыла. Ярымүткәргеч продуктларның 90% тан артыгы кремний нигезендәге материаллардан ясалган;
Икенче буын ярымүткәргеч материаллар галлий арсениды (GaAs), индий фосфиды (InP) һәм галлий фосфиды (GaP) белән күрсәтелә. Кремний нигезендәге җайланмалар белән чагыштырганда, алар югары ешлыклы һәм югары тизлекле оптоэлектрон үзлекләргә ия һәм оптоэлектроника һәм микроэлектроника өлкәләрендә киң кулланыла.
Өченче буын ярымүткәргеч материаллар кремний карбиды (SiC), галлий нитриды (GaN), цинк оксиды (ZnO), алмаз (C) һәм алюминий нитриды (AlN) кебек яңа материаллар белән күрсәтелә.
Кремний карбидыөченче буын ярымүткәргечләр сәнәгатен үстерү өчен мөһим төп материал булып тора. Кремний карбиды көч җайланмалары югары вольтлы каршылык, югары температурага чыдамлык, түбән югалтулар һәм башка үзенчәлекләре белән көч электрон системаларының югары нәтиҗәлелеге, миниатюризациясе һәм җиңеллеге таләпләрен нәтиҗәле канәгатьләндерә ала.
Аның югары физик үзенчәлекләре аркасында: югары зона аралыгы (югары җимерелү электр кыры һәм югары куәт тыгызлыгына туры килә), югары электр үткәрүчәнлеге һәм югары җылылык үткәрүчәнлеге аркасында, киләчәктә ярымүткәргеч чиплар ясау өчен иң киң кулланыла торган төп материалга әйләнер дип көтелә. Аеруча яңа энергия транспорт чаралары, фотоэлектрик энергия җитештерү, тимер юл транзиты, акыллы челтәрләр һәм башка өлкәләрдә аның ачык өстенлекләре бар.
SiC җитештерү процессы өч төп этапка бүленә: SiC монокристалл үсеше, эпитаксиаль катлам үсеше һәм җайланмалар җитештерү, алар сәнәгать чылбырының дүрт төп звеносына туры килә:субстрат, эпитаксия, җайланмалар һәм модульләр.
Субстратлар җитештерүнең төп ысулы башта физик пар сублимациясе ысулын кулланып, порошокны югары температуралы вакуум мохитендә сублимацияли һәм температура кырын контрольдә тоту аша орлык кристалы өслегендә кремний карбиды кристалларын үстерә. Субстрат буларак кремний карбиды пластинасын кулланып, химик пар утырту пластинага монокристалл катламын урнаштыру һәм эпитаксиаль пластина формалаштыру өчен кулланыла. Алар арасында үткәргеч кремний карбиды субстратында кремний карбиды эпитаксиаль катламын үстерүдән электр җайланмалары ясалырга мөмкин, алар нигездә электр транспорт чараларында, фотоэлектрик һәм башка өлкәләрдә кулланыла; ярымизоляцияле пластинада галлий нитриды эпитаксиаль катламын үстерү.кремний карбиды субстратыаннан соң радиоешлык җайланмаларына әйләндереп, 5G элемтәсендә һәм башка өлкәләрдә кулланырга мөмкин.
Хәзерге вакытта кремний карбиды субстратлары кремний карбиды сәнәгате чылбырында иң югары техник киртәләр булып тора, һәм кремний карбиды субстратлары җитештерү иң авырлары.
SiC җитештерү проблемасы тулысынча хәл ителмәгән, чимал кристалл баганаларының сыйфаты тотрыксыз һәм уңыш проблемасы бар, бу SiC җайланмаларының югары бәясенә китерә. Кремний материалының кристалл таякчыкка әйләнүе өчен уртача 3 көн генә кирәк, ләкин кремний карбиды кристалл таякчык өчен бер атна гына кирәк. Гадәти кремний кристалл таякчык 200 см озынлыкта үсә ала, ә кремний карбиды кристалл таякчык 2 см гына озынлыкта үсә ала. Моннан тыш, SiC үзе каты һәм сынучан материал, һәм аннан ясалган пластиналар традицион механик кисү пластинасын ваклау кулланганда кырыйлары ватылырга мөмкин, бу продуктның уңышына һәм ышанычлылыгына тәэсир итә. SiC субстратлары традицион кремний коелмаларыннан бик нык аерылып тора, һәм кремний карбидын эшкәртү өчен җиһазлардан, процесслардан, эшкәртүдән алып кисүгә кадәр барысын да эшләргә кирәк.
Кремний карбиды сәнәгать чылбыры, нигездә, дүрт төп звенога бүленә: субстрат, эпитаксиаль, җайланмалар һәм кушымталар. Субстрат материаллары сәнәгать чылбырының нигезе, эпитаксиаль материаллар җайланмалар җитештерүнең ачкычы, җайланмалар сәнәгать чылбырының үзәге, ә кушымталар сәнәгать үсеше өчен хәрәкәтләндергеч көч булып тора. Өске агым сәнәгате чимал кулланып, физик пар сублимациясе ысуллары һәм башка ысуллар ярдәмендә субстрат материаллары ясый, аннары химик пар урнаштыру ысулларын һәм эпитаксиаль материаллар үстерү өчен башка ысулларны куллана. Урта агым сәнәгате югары агым материалларын радиоешлык җайланмалары, көч җайланмалары һәм башка җайланмалар ясау өчен куллана, алар ахыр чиктә 5G элемтәсендә, электр транспортында, тимер юл транспортында һ.б. кулланыла. Алар арасында субстрат һәм эпитаксиаль сәнәгать чылбыры бәясенең 60% ын тәшкил итә һәм сәнәгать чылбырының төп кыйммәте булып тора.
SiC субстраты: SiC кристаллары гадәттә Лели ысулы белән җитештерелә. Халыкара киң таралган продуктлар 4 дюймнан 6 дюймга күчә, һәм 8 дюймлы үткәргеч субстрат продуктлары эшләнде. Эчке субстратлар, нигездә, 4 дюйм. Хәзерге 6 дюймлы кремний пластинасы җитештерү линияләрен SiC җайланмалары җитештерү өчен яңартып һәм үзгәртеп корып була торганлыктан, 6 дюймлы SiC субстратларының югары базар өлеше озак вакыт сакланачак.
Кремний карбиды субстраты процессы катлаулы һәм җитештерү авыр. Кремний карбиды субстраты - ике элементтан: углерод һәм кремнийдан торган кушылма ярымүткәргеч монокристалл материал. Хәзерге вакытта сәнәгать, нигездә, кремний карбиды порошогын синтезлау өчен чимал буларак югары сафлыктагы углерод порошогын һәм югары сафлыктагы кремний порошогын куллана. Махсус температура кыры астында, кристалл үстерү мичендә төрле зурлыктагы кремний карбидын үстерү өчен өлгергән физик пар үткәрү ысулы (PVT ысулы) кулланыла. Кристалл коемасы ахыр чиктә эшкәртелә, киселә, тартыла, ялтыратыла, чистартыла һәм башка күп процесслар ярдәмендә кремний карбиды субстраты алына.
Бастырылган вакыты: 2024 елның 22 мае