Material erdieroaleen lehen belaunaldia silizio (Si) eta germanio (Ge) tradizionalak dira, zirkuitu integratuen fabrikaziorako oinarriak direnak. Asko erabiltzen dira tentsio baxuko, maiztasun baxuko eta potentzia baxuko transistore eta detektagailuetan. Produktu erdieroaleen % 90 baino gehiago silizioan oinarritutako materialez eginda daude;
Bigarren belaunaldiko material erdieroaleak galio arseniuroa (GaAs), indio fosfuroa (InP) eta galio fosfuroa (GaP) dira. Silizioan oinarritutako gailuekin alderatuta, maiztasun handiko eta abiadura handiko propietate optoelektronikoak dituzte eta asko erabiltzen dira optoelektronikaren eta mikroelektronikaren alorretan. ;
Material erdieroaleen hirugarren belaunaldia sortzen ari diren materialek adierazten dute, hala nola silizio karburoa (SiC), galio nitruroa (GaN), zink oxidoa (ZnO), diamantea (C) eta aluminio nitruroa (AlN).
Silizio karburoahirugarren belaunaldiko erdieroaleen industria garatzeko oinarrizko material garrantzitsua da. Silizio karburoko potentzia-gailuek eraginkortasunez bete ditzakete potentzia-sistemen elektronikoen eraginkortasun, miniaturizazio eta eskakizun arinei, tentsio handiko erresistentzia bikaina, tenperatura altuko erresistentzia, galera txikia eta beste propietate batzuekin.
Bere propietate fisiko bikainak direla eta: banda-hutsune handia (matxura handiko eremu elektrikoari eta potentzia-dentsitate handikoari dagokio), eroankortasun elektriko handia eta eroankortasun termiko handia, etorkizunean txip erdieroaleak egiteko oinarrizko material erabiliena izatea espero da. . Batez ere, energia-ibilgailu berrien, energia fotovoltaikoaren sorkuntzaren, trenbideen garraioaren, sare adimendunak eta beste alorretan, abantaila nabariak ditu.
SiC ekoizpen-prozesua hiru urrats handitan banatzen da: SiC kristal bakarreko hazkundea, geruza epitaxiala hazkuntza eta gailuen fabrikazioa, industria-katearen lau kate nagusiei dagozkienak:substratua, epitaxia, gailuak eta moduluak.
Substratuak fabrikatzeko metodo nagusiak lurrunaren sublimazio metodo fisikoa erabiltzen du, hautsa tenperatura altuko hutseko ingurunean sublimatzeko, eta silizio karburozko kristalak hazi-kristalaren gainazalean tenperatura-eremu baten kontrolaren bidez hazten dira. Substratu gisa silizio karburozko oblea erabiliz, lurrun-deposizio kimikoa erabiltzen da oblean kristal bakarreko geruza bat uzteko oblea epitaxial bat osatzeko. Horien artean, silizio-karburozko geruza epitaxial bat haztea silizio-karburozko substratu eroalean energia-gailu bihurtu daitezke, batez ere ibilgailu elektrikoetan, fotovoltaikoetan eta beste esparru batzuetan erabiltzen direnak; galio nitrurozko geruza epitaxiala hazten ari da erdi isolatzaile baten gaineansilizio karburoaren substratuaare gehiago, irrati-maiztasuneko gailuetan bihur daiteke, 5G komunikazioetan eta beste esparru batzuetan erabiltzen direnak.
Oraingoz, silizio karburoko substratuek oztopo teknikorik handienak dituzte silizio karburoaren industria-katean, eta silizio karburozko substratuak dira ekoizteko zailenak.
SiC-ren ekoizpen-lepoa ez da guztiz konpondu, eta lehengaien kristalezko zutabeen kalitatea ezegonkorra da eta errendimendu arazo bat dago, eta horrek SiC gailuen kostu altua dakar. Batez beste 3 egun behar ditu siliziozko materialak kristalezko hagaxka batean hazteko, baina astebete behar du siliziozko karburozko kristalezko hagaxkak. Siliziozko kristalezko haga orokor bat 200 cm-ko luzera izan daiteke, baina silizio-karburozko kristalezko hagaxka bat 2 cm-ko luzera besterik ez da hazten. Gainera, SiC bera material gogor eta hauskorra da, eta harekin egindako obleek ertzak txirbiltzeko joera dute ebaketa mekanikoko obleen dado tradizionalak erabiltzean, eta horrek produktuaren errendimendua eta fidagarritasuna eragiten du. SiC substratuak siliziozko lingote tradizionaletatik oso desberdinak dira, eta ekipamenduak, prozesuak, prozesatzea eta ebakitzea dena garatu behar da silizio karburoa maneiatzeko.
Silizio karburoaren industria-katea lau lotura nagusitan banatzen da nagusiki: substratua, epitaxia, gailuak eta aplikazioak. Substratu-materialak industria-katearen oinarria dira, material epitaxialak gailuak fabrikatzeko gakoa dira, gailuak industria-katearen muina dira eta aplikazioak industria-garapenaren eragileak dira. Ur gaineko industriak lehengaiak erabiltzen ditu substratu-materialak egiteko lurrun-sublimazio-metodo fisikoen bidez eta beste metodo batzuen bidez, eta, ondoren, lurrun-jarrera kimikoko metodoak eta beste metodo batzuk erabiltzen ditu material epitaxialak hazteko. Erdialdeko industriak gorako materialak erabiltzen ditu irrati-maiztasuneko gailuak, potentzia-gailuak eta beste gailu batzuk egiteko, azken finean 5G-ko komunikazioetan erabiltzen direnak. , ibilgailu elektrikoak, trenbide-garraioa... Horien artean, substratuak eta epitaxia industria-katearen kostuaren %60 dira eta industria-katearen balio nagusia dira.
SiC substratua: SiC kristalak normalean Lely metodoa erabiliz fabrikatzen dira. Nazioarteko produktu nagusiak 4 hazbetetik 6 hazbetera pasatzen ari dira, eta 8 hazbeteko substratu eroaleko produktuak garatu dira. Etxeko substratuak 4 hazbetekoak dira batez ere. Dauden 6 hazbeteko siliziozko obleak ekoizteko lerroak SiC gailuak ekoizteko berritu eta eraldatu daitezkeenez, 6 hazbeteko SiC substratuen merkatu kuota handia mantenduko da denbora luzez.
Silizio karburoaren substratuaren prozesua konplexua eta ekoizteko zaila da. Silizio karburoaren substratua kristal bakarreko material erdieroale konposatua da, bi elementuz osatutakoa: karbonoa eta silizioa. Gaur egun, industriak batez ere purutasun handiko karbono-hautsa eta purutasun handiko silizio-hautsa erabiltzen ditu lehengai gisa silizio-karburo-hautsa sintetizatzeko. Tenperatura-eremu berezi baten azpian, lurrun fisiko heldua transmititzeko metodoa (PVT metodoa) erabiltzen da tamaina ezberdinetako silizio karburoa kristal hazteko labe batean hazteko. Kristalezko lingotea azkenean prozesatu, moztu, xehatu, leundu, garbitu eta beste hainbat prozesu egiten dira silizio karburozko substratua ekoizteko.
Argitalpenaren ordua: 2024-05-22