Хагас дамжуулагч материалын эхний үе нь нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн үндэс болсон уламжлалт цахиур (Si) ба германий (Ge) -ээр төлөөлдөг. Эдгээрийг бага хүчдэл, бага давтамж, бага чадлын транзистор, детекторуудад өргөн ашигладаг. Хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүний 90 гаруй хувь нь цахиурт суурилсан материалаар хийгдсэн;
Хоёрдахь үеийн хагас дамжуулагч материалыг галлий арсенид (GaAs), индий фосфид (InP), галлийн фосфид (GaP) -ээр төлөөлдөг. Цахиурт суурилсан төхөөрөмжтэй харьцуулахад тэдгээр нь өндөр давтамжийн болон өндөр хурдны оптоэлектроник шинж чанартай бөгөөд оптоэлектроник болон микроэлектроникийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг. ;
Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалыг цахиурын карбид (SiC), галийн нитрид (GaN), цайрын исэл (ZnO), алмаз (C), хөнгөн цагаан нитрид (AlN) зэрэг шинээр гарч ирж буй материалуудаар төлөөлдөг.
Цахиурын карбидгурав дахь үеийн хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэх чухал суурь материал юм. Цахиур карбидын цахилгаан төхөөрөмжүүд нь өндөр хүчдэлийн эсэргүүцэл, өндөр температурт тэсвэртэй, алдагдал багатай болон бусад шинж чанараараа цахилгаан электрон системийн өндөр үр ашиг, жижигрүүлэх, хөнгөн жингийн шаардлагыг үр дүнтэй хангаж чаддаг.
Физик шинж чанарууд нь: өндөр зурвасын завсар (өндөр задралын цахилгаан орон ба өндөр эрчим хүчний нягтралтай нийцдэг), өндөр цахилгаан дамжуулалт, өндөр дулаан дамжуулалттай тул ирээдүйд хагас дамжуулагч чип хийхэд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг үндсэн материал болох төлөвтэй байна. . Ялангуяа шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, фотоволтайк эрчим хүч үйлдвэрлэх, төмөр замын транзит, ухаалаг сүлжээ болон бусад салбарт энэ нь илт давуу талтай.
SiC үйлдвэрлэлийн процессыг гурван үндсэн үе шатанд хуваадаг: SiC нэг талст өсөлт, эпитаксиаль давхаргын өсөлт, төхөөрөмжийн үйлдвэрлэл, эдгээр нь үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээний дөрвөн гол холбоостой тохирч байна.субстрат, эпитакси, төхөөрөмжүүд болон модулиуд.
Субстрат үйлдвэрлэх үндсэн арга нь эхлээд өндөр температурт вакуум орчинд нунтагыг сублиматжуулах, температурын талбайн хяналтаар үрийн талст гадаргуу дээр цахиур карбидын талстыг ургуулахын тулд физик уурын сублимацийн аргыг ашигладаг. Цахиурын карбид хавтанцарыг субстрат болгон ашигласнаар химийн уурын хуримтлалыг ашиглан талст бүрхэвч дээр нэг талст давхаргыг байрлуулж, эпитаксиаль хавтан үүсгэдэг. Тэдгээрийн дотор цахиурын карбидын эпитаксиаль давхаргыг дамжуулагч цахиурын карбидын субстрат дээр ургуулж, цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, фотоволтайк болон бусад салбарт ашигладаг эрчим хүчний төхөөрөмж болгон хийж болно; хагас тусгаарлагч дээр галлийн нитридын эпитаксиаль давхаргыг ургуулж байнацахиурын карбидын субстратЦаашид 5G харилцаа холбоо болон бусад салбарт ашигладаг радио давтамжийн төхөөрөмжийг хийж болно.
Одоогийн байдлаар цахиурын карбидын субстрат нь цахиурын карбидын үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээнд хамгийн өндөр техникийн саадтай байдаг бөгөөд цахиурын карбидын субстрат нь үйлдвэрлэхэд хамгийн хэцүү байдаг.
SiC-ийн үйлдвэрлэлийн гацаа бүрэн шийдэгдээгүй, түүхий эдийн болор тулгууруудын чанар тогтворгүй, гарцын асуудал үүсээд байгаа нь SiC төхөөрөмжийн өндөр өртөгийг бий болгож байна. Цахиурын материалыг болор саваа болгоход дунджаар 3 хоног л шаардлагатай байдаг бол цахиурын карбидын болор саваа хийхэд долоо хоног шаардлагатай. Ерөнхий цахиурын болор саваа 200 см урт ургадаг бол цахиур карбидын болор саваа ердөө 2 см урт ургадаг. Түүнээс гадна SiC нь өөрөө хатуу бөгөөд хэврэг материал бөгөөд түүгээр хийсэн вафель нь уламжлалт механик зүсэлт хийх үед ирмэг нь хагардаг бөгөөд энэ нь бүтээгдэхүүний гарц, найдвартай байдалд нөлөөлдөг. SiC субстрат нь уламжлалт цахиурын ембүүгээс эрс ялгаатай бөгөөд цахиурын карбидыг боловсруулахын тулд тоног төхөөрөмж, процесс, боловсруулалтаас эхлээд зүсэх хүртэлх бүх зүйлийг боловсруулах шаардлагатай.
Цахиурын карбидын үйлдвэрлэлийн гинж нь үндсэндээ үндсэн дөрвөн үндсэн холбоост хуваагддаг: субстрат, эпитакси, төхөөрөмж, хэрэглээ. Субстратын материал нь аж үйлдвэрийн гинжин хэлхээний үндэс, эпитаксиаль материал нь төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлийн гол түлхүүр, төхөөрөмжүүд нь үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээний цөм нь бөгөөд хэрэглээ нь аж үйлдвэрийн хөгжлийн хөдөлгөгч хүч юм. Урсгалын дээд салбар нь физик уурын сублимацийн аргууд болон бусад аргуудаар субстрат материалыг үйлдвэрлэхэд түүхий эдийг ашигладаг бөгөөд дараа нь эпитаксиаль материалыг ургуулахын тулд химийн уурын хуримтлуулах арга болон бусад аргыг ашигладаг. Дунд урсгалын салбар нь радио давтамжийн төхөөрөмж, цахилгаан төхөөрөмж болон бусад төхөөрөмжүүдийг үйлдвэрлэхийн тулд дээд талын материалыг ашигладаг бөгөөд энэ нь эцсийн эцэст 5G холболтод ашиглагддаг. , цахилгаан машин, төмөр замын транзит гэх мэт.Үүний дотор субстрат ба эпитакси нь салбарын гинжин хэлхээний зардлын 60%-ийг бүрдүүлдэг бөгөөд салбарын гол үнэ цэнэ юм.
SiC субстрат: SiC талстыг ихэвчлэн Лелигийн аргаар үйлдвэрлэдэг. Олон улсын нийтлэг бүтээгдэхүүнүүд 4 инчээс 6 инч хүртэл шилжиж байгаа бөгөөд 8 инчийн дамжуулагч субстратын бүтээгдэхүүнийг боловсруулсан. Дотоодын субстрат нь ихэвчлэн 4 инч байдаг. Одоо байгаа 6 инчийн цахиур хавтан үйлдвэрлэх шугамыг сайжруулж, өөрчилж SiC төхөөрөмж үйлдвэрлэх боломжтой тул 6 инчийн SiC субстратын зах зээлд эзлэх өндөр хувийг удаан хугацаанд хадгалах болно.
Цахиурын карбидын субстратын процесс нь нарийн төвөгтэй бөгөөд үйлдвэрлэхэд хэцүү байдаг. Цахиурын карбидын субстрат нь нүүрстөрөгч ба цахиур гэсэн хоёр элементээс бүрдсэн нийлмэл хагас дамжуулагч нэг талст материал юм. Одоогийн байдлаар тус үйлдвэр цахиурын карбидын нунтаг нийлэгжүүлэх түүхий эд болох өндөр цэвэршилттэй нүүрстөрөгчийн нунтаг, өндөр цэвэршилттэй цахиурын нунтаг зэргийг голчлон ашиглаж байна. Температурын тусгай талбайн дор боловсорсон физик уур дамжуулах аргыг (PVT арга) болор өсөлтийн зууханд янз бүрийн хэмжээтэй цахиурын карбидыг ургуулахад ашигладаг. Талст ембүүг эцэст нь боловсруулж, зүсэж, нунтаглаж, өнгөлж, цэвэрлэж, цахиурын карбидын субстратыг гаргаж авдаг.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 5-р сарын 22-ны хооронд