Жартылай өткізгіш материалдардың бірінші буыны дәстүрлі кремний (Si) және германий (Ge) арқылы ұсынылған, олар интегралдық схемаларды өндіру үшін негіз болып табылады. Олар төмен вольтты, төмен жиілікті және аз қуатты транзисторлар мен детекторларда кеңінен қолданылады. Жартылай өткізгіш өнімдердің 90%-дан астамы кремний негізіндегі материалдардан жасалған;
Екінші буын жартылай өткізгіш материалдар галлий арсениді (GaAs), индий фосфиді (InP) және галий фосфиді (GaP) арқылы ұсынылған. Кремний негізіндегі құрылғылармен салыстырғанда олар жоғары жиілікті және жоғары жылдамдықты оптоэлектрондық қасиеттерге ие және оптоэлектроника мен микроэлектроника салаларында кеңінен қолданылады. ;
Жартылай өткізгіш материалдардың үшінші буыны кремний карбиді (SiC), галлий нитриді (GaN), мырыш оксиді (ZnO), алмас (C) және алюминий нитриді (AlN) сияқты жаңадан пайда болған материалдармен ұсынылған.
Кремний карбидіүшінші буындағы жартылай өткізгіш өнеркәсібін дамыту үшін маңызды негізгі материал болып табылады. Кремний карбидінің қуат құрылғылары жоғары вольтты кедергісі, жоғары температураға төзімділігі, төмен жоғалуы және басқа да қасиеттері бар қуатты электронды жүйелердің жоғары тиімділігі, миниатюризациясы және жеңіл талаптарын тиімді қанағаттандыра алады.
Оның жоғары физикалық қасиеттеріне байланысты: жоғары жолақ саңылауы (жоғары ыдырау электр өрісіне және жоғары қуат тығыздығына сәйкес), жоғары электр өткізгіштік және жоғары жылу өткізгіштік, ол болашақта жартылай өткізгіш чиптерді жасау үшін ең көп қолданылатын негізгі материал болады деп күтілуде. . Әсіресе, жаңа энергетикалық көліктер, фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру, теміржол транзиті, смарт желілер және басқа салаларда оның айқын артықшылықтары бар.
SiC өндіру процесі үш негізгі кезеңге бөлінеді: SiC монокристалының өсуі, эпитаксиалды қабаттың өсуі және өнеркәсіптік тізбектің төрт негізгі буынына сәйкес келетін құрылғыларды жасау:субстрат, эпитаксия, құрылғылар мен модульдер.
Субстраттарды өндірудің негізгі әдісі алдымен жоғары температуралы вакуумдық ортада ұнтақты сублимациялау және температура өрісін бақылау арқылы тұқымдық кристалдың бетінде кремний карбиді кристалдарын өсіру үшін физикалық будың сублимация әдісін қолданады. Субстрат ретінде кремний карбиді пластинасын пайдаланып, эпитаксиалды пластинаны қалыптастыру үшін вафлиге монокристалл қабатын қою үшін химиялық бу тұндыру қолданылады. Олардың ішінде кремний карбидінің эпитаксиалды қабатын өткізгіш кремний карбиді субстратында өсіру негізінен электр көліктерінде, фотоэлектрлік және басқа салаларда қолданылатын күштік құрылғыларға жасалуы мүмкін; жартылай оқшаулағышта галлий нитридінің эпитаксиалды қабатын өсірукремний карбиді субстратодан әрі 5G байланысында және басқа салаларда қолданылатын радиожиілік құрылғыларына жасауға болады.
Әзірге кремний карбидінің астары кремний карбиді өнеркәсіп тізбегіндегі ең жоғары техникалық кедергілерге ие, ал кремний карбиді субстраттарды өндіру ең қиын болып табылады.
SiC өндірісінің тар жолы толығымен шешілген жоқ, ал шикізаттың кристалдық тіректерінің сапасы тұрақсыз және өнімділік мәселесі бар, бұл SiC құрылғыларының жоғары құнына әкеледі. Кремний материалының кристалды таяқшаға айналуы үшін орташа есеппен 3 күн ғана қажет, бірақ кремний карбиді кристалды таяқшаға бір апта қажет. Жалпы кремний кристалды таяқшаның ұзындығы 200 см өседі, бірақ кремний карбиді кристалды таяқшаның ұзындығы тек 2 см өседі. Сонымен қатар, SiC өзі қатты және сынғыш материал болып табылады, және одан жасалған пластиналар дәстүрлі механикалық кесу вафлиді текшелеуді пайдаланған кезде жиектері сынуға бейім, бұл өнімнің шығымы мен сенімділігіне әсер етеді. SiC субстраттары дәстүрлі кремний құймаларынан өте ерекшеленеді және кремний карбидімен жұмыс істеу үшін жабдықтан, процестерден, өңдеуден бастап кесуге дейінгі барлық нәрселерді әзірлеу керек.
Кремний карбидінің өнеркәсіп тізбегі негізінен төрт негізгі буынға бөлінеді: субстрат, эпитакс, құрылғылар және қолданбалар. Субстрат материалдары өнеркәсіп тізбегінің негізі болып табылады, эпитаксиалды материалдар құрылғыларды жасаудың кілті болып табылады, құрылғылар өнеркәсіп тізбегінің өзегі болып табылады, ал қолданбалар өнеркәсіптік дамудың қозғаушы күші болып табылады. Жоғары ағынды өнеркәсіп субстрат материалдарын физикалық бу сублимациялау әдістерімен және басқа әдістермен жасау үшін шикізатты пайдаланады, содан кейін эпитаксиалды материалдарды өсіру үшін химиялық буларды тұндыру әдістерін және басқа әдістерді пайдаланады. Орташа ағынды индустрия радиожиілік құрылғыларын, қуат құрылғыларын және басқа да құрылғыларды жасау үшін жоғары ағындық материалдарды пайдаланады, олар ақыр соңында 5G байланысының төменгі ағынында қолданылады. , электрлі көліктер, теміржол транзиттері және т.б. Олардың ішінде субстрат пен эпитаксия салалық тізбек құнының 60%-ын құрайды және салалық тізбектің негізгі құндылығы болып табылады.
SiC субстраты: SiC кристалдары әдетте Лели әдісімен өндіріледі. Халықаралық негізгі өнімдер 4 дюймден 6 дюймге дейін ауысуда және 8 дюймдік өткізгіш субстрат өнімдері әзірленді. Тұрмыстық субстраттар негізінен 4 дюймді құрайды. Қолданыстағы 6 дюймдік кремний пластинасы өндіріс желілерін SiC құрылғыларын шығару үшін жаңартуға және өзгертуге болатындықтан, 6 дюймдік SiC субстраттарының нарықтағы жоғары үлесі ұзақ уақыт сақталады.
Кремний карбиді субстрат процесі күрделі және өндіру қиын. Кремний карбидті субстрат екі элементтен: көміртек пен кремнийден тұратын құрама жартылай өткізгіш монокристалды материал болып табылады. Қазіргі уақытта өнеркәсіп кремний карбиді ұнтағын синтездеу үшін шикізат ретінде негізінен жоғары таза көміртегі ұнтағы мен жоғары таза кремний ұнтағын пайдаланады. Арнайы температура өрісінде кристалды өсіретін пеште әртүрлі мөлшердегі кремний карбидін өсіру үшін піскен физикалық бу беру әдісі (PVT әдісі) қолданылады. Кристалл құймасы кремний карбиді субстратын алу үшін ақырында өңделеді, кесіледі, ұнтақталған, жылтыратылған, тазартылған және басқа да көптеген процестерден өтеді.
Хабарлама уақыты: 22 мамыр 2024 ж