1. פריצות דרך בהכנת חומרים בטוהר גבוה
חומרים מבוססי סיליקון: הטוהר של גבישי סיליקון בודדים עלה על 13N (99.9999999999%) בשיטת האזור הצף (FZ), מה שמשפר משמעותית את הביצועים של התקני מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה (למשל, 5 שבבים מתקדמים). טכנולוגיה זו מפחיתה את זיהום החמצן באמצעות תהליך ללא כור היתוך ומשלבת סילאן CVD ושיטות סימנס משוונות כדי להשיג ייצור יעיל של פוליסיליקון בדרגת התכה של אזור47.
חומרי גרמניום: טיהור היתוך אזורים אופטימלי העלה את טוהר הגרמניום ל13N, עם מקדמי חלוקת זיהומים משופרים, המאפשרים יישומים באופטיקה אינפרא אדום ובגלאי קרינה23. עם זאת, אינטראקציות בין גרמניום מותך לחומרי ציוד בטמפרטורות גבוהות נותרו אתגר קריטי23.
2. חידושים בתהליך וציוד
בקרת פרמטרים דינמיים: התאמות למהירות תנועת אזור ההיתוך, שיפועי טמפרטורה וסביבות גז מגן - יחד עם ניטור בזמן אמת ומערכות משוב אוטומטיות - יש להן יציבות וחזרה תהליכים משופרים תוך מזעור אינטראקציות בין גרמניום/סיליקון וציוד27.
ייצור פוליסיליקון: שיטות חדשות להרחבה לפוליסיליקון בדרגת התכת אזורים עונות על אתגרי בקרת תכולת החמצן בתהליכים מסורתיים, מפחיתות את צריכת האנרגיה ומגבירות את התשואה47.
3. שילוב טכנולוגי ויישומים חוצי תחומיים
הכלאה של התגבשות נמסות: טכניקות גיבוש נמסות באנרגיה נמוכה משולבות כדי לייעל את ההפרדה והטיהור של תרכובות אורגניות, תוך הרחבת יישומי התכת אזורים בתוצרי ביניים פרמצבטיים וכימיקלים עדינים6.
דור שלישי מוליכים למחצה: התכת אזורים מיושמת כעת על חומרים רחבי פס כמו סיליקון קרביד (SiC) וגליום ניטריד (GaN), התומכים במכשירים בתדר גבוה ובטמפרטורה גבוהה. לדוגמה, טכנולוגיית תנור חד-גביש שלב נוזלי מאפשרת צמיחה יציבה של גבישי SiC באמצעות בקרת טמפרטורה מדויקת15.
4. תרחישי יישומים מגוונים
פוטו-וולטאיקה: פוליסיליקון בדרגת התכת אזורים משמש בתאים סולאריים בעלי יעילות גבוהה, משיג יעילות המרה פוטו-אלקטרית מעל 26% ומניע התקדמות באנרגיה מתחדשת4.
טכנולוגיות אינפרא אדום וגלאי: גרמניום בטוהר גבוה במיוחד מאפשר הדמיית אינפרא אדום ומכשירי ראיית לילה ממוזערים ובעלי ביצועים גבוהים עבור שווקים צבאיים, ביטחוניים ואזרחיים23.
5. אתגרים וכיוונים עתידיים
מגבלות הסרת זיהומים: השיטות הנוכחיות נאבקות בהסרת זיהומים אלמנטים קלים (למשל, בורון, זרחן), ומחייבות תהליכי סימום חדשים או טכנולוגיות דינמיות של בקרת אזור ההיתוך25.
עמידות ציוד ויעילות אנרגטית: המחקר מתמקד בפיתוח חומרי כור היתוך עמידים בטמפרטורה גבוהה ועמיד בפני קורוזיה ומערכות חימום בתדר רדיו כדי להפחית את צריכת האנרגיה ולהאריך את תוחלת חיי הציוד. טכנולוגיית ההתכה של קשת ואקום (VAR) מראה הבטחה לחידוד מתכת47.
טכנולוגיית התכת אזורים מתקדמת לקראת טוהר גבוה יותר, עלות נמוכה יותר ותחולה רחבה יותר, ומגבשת את תפקידה כאבן יסוד במוליכים למחצה, אנרגיה מתחדשת ואלקטרוניקה אופטו.
זמן פרסום: 26-3-2025