Гидрид германия для полупроводников
Мы продолжаем рассказывать о различных химических веществах, их применении в электронике и, разумеется, патентом аспекте. На этот раз речь пойдет о GeH4 чистотой 6 девяток. Это простейший гидрид германия и одно из наиболее полезных соединений германия. Подобно родственным соединениям — метану и силану — герман (ударение на последнем слоге, к мужскому имени Герман и «Пиковой даме» Пушкина никакого отношения не имеет) обладает тетраэдрическим строением.
Синонимы: Germane, Monogermane, гидрид германия, тетрагидрид германия или просто герман.
Природный германий состоит из смеси пяти изотопов: 70Ge (германий-70), 72Ge (германий-72), 73Ge (германий-73), 74Ge (германий-74) и 76Ge (германий-76). Первые четыре изотопа стабильны, пятый — 76Ge — слабо радиоактивен и испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 1,58×1021 лет.
Где используется герман?
Моногерман используется для изготовления полупроводникового германия в виде монокристаллов и эпитаксиальных пленок, кремний-германиевых структур, а также фотопреобразователей на основе аморфных гидрогенизированных кремний-германиевых пленок.
Основные устройства:
В микроэлектронике и полупроводниковой продукции востребован высоко чистый герман класса »6 девяток». Типичный состав приведен в таблице 1.
МАРКА | ELECTRONIC |
Содержание основного вещества, не менее | 99,9999% |
Водород * | < 20 ppm |
Аргон | < 1 ppm |
Кислород | < 1 ppm |
Азот | < 1 ppm |
Диоксид углерода | < 1 ppm |
Оксид углерода | < 0,8 ppm |
Вода | < 0,1 ppm |
Углеводороды C1-C3 | < 1 ppm |
Дигерман | < 1 ppm |
Тригерман | < 1 ppm |
Дисилан, Фосфин | < 0,5 ppm |
Хлоргерманы | < 1 ppm |
*не учитывается при расчете концентрации основного вещества
Источник: https://horst.ru/products/27-geh4
О его конкуренции с кремнием мы уже писали на Хабре вот здесь.
В исследовании Electronic Grade Germane (GeH4) Market, Global Outlook and Forecast 2023–2030 основными игроками на мировом рынке являются Air Liquide Electronics, Linde, Showa Denko, Taiyo Nippon Sanso, Air Products, Merck и т.д.
Герман в России
Известно, что нижегородский Институт высокочистых веществ РАН совместно с ЭХЗ (АО «ТВЭЛ») разработал в 2010-х центрифужную технологию разделения изотопов германия через моногерман. Обогащенный продукт методом низкотемпературной ректификации был очищен от примесей. Далее пиролизом при 450 оС (разложением при нагреве) производили изотопно-обогащённый поликристаллический германий. В частности, германий-76 находит применение при изготовлении низкофоновых детекторов излучений, которые используются для научных экспериментов, например, касающихся нейтрино. Ещё один изотоп, германий-72, широко востребован в микроэлектронике. Теплопроводность третьего изотопа германия-70 в несколько раз выше, чем у германия природного изотопного состава. Этот эффект при использовании в электронных цепях позволит увеличить их плотность и быстродействие.
Кстати, изотопы германия сейчас используются большей частью в дорогих экспериментах. А в таких областях как твердотельная микроэлектроника производство полупроводниковых детекторов или ИК-техника, изотопы германия пока не находят активного применения, хотя коммерческий их потенциал просматривается.
Патентный аспект
На портале Google.Patents указано 60990 документов на июнь 2024 по Germane (GeH4). Среди патентообладателей ТОП-5 лидеров составили:
Toshiba Corp — 8,1%;
Oki Electric Ind Co Ltd (沖電気工業株式会社) — 3,4%;
Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. — 3,2%;
Toshiba Autom Equip Eng Ltd — 2,9%;
Applied Materials, Inc. — 2,7%.
Как видите, безусловное лидерство за японской Toshiba, которая в нашем небольшом рейтинге представлена основной и дочерней компаниями. На пятки также японской Oki наступает тайваньская TSMC. Замыкает пятерку американская полупроводниковая корпорация Applied Materials. Остается лишь удивляться активности японских предприятий.
Популярные темы патентов в рамках международной патентной классификации выглядят так:
Лидируют патенты, посвященные разнообразным устройствам электроники вообще, причём с огромным отрывом полупроводниковые приборы (H01L). Примерами являются TWI606586B и US11011502B2
А что же в России?
В базе ФИПС на «герман» числится всего 11 патентов РФ на изобретения, из которых только 7 действующие. По подклассу «полупроводниковые приборы H01L» можно найти 3 патента, причем патентообладатель один — Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского:
№2585900 «Способ выращивания кремний-германиевой гетероструктуры».
№2669159 «Способ вакуумного эпитаксиального выращивания легированных слоев германия».
№2775812 «Способ изготовления эпитаксиальной тонкопленочной структуры германия, легированной бором».
Действующих патентов РФ на полезные модели нет.
Программа для ЭВМ нет.
Баз данных нет.
Топологий интегральной схемы также нет.
Вот, собственно, все достижения отечественной инженерной мысли.
Заключение
Герман высокой чистоты актуален для производства компонентов микросхем диапазона частот 2–12 ГГц с высокой степенью интеграции для аппаратуры радиолокации и связи бортового и наземного применения, бытовой и автомобильной электроники, а также для широкого спектра сверхвысокочастотных интегральных схем на SiGe с рабочими частотами до 150 ГГц.
В России нет в открытом доступе сведений о такого рода научно-технической и производственной активности. Как всегда остается надеяться, что какие-то подвижки все-таки будут.
Розыгрыш регистрации 5 товарных знаков.
Полезное от Онлайн Патент:
Как получить господдержку для IT-компании?
Какие выгоды можно получит от регистрации программы для ЭВМ?
Как защитить базу данных клиентов?
Не только айтишники: какие компании могут внести свои программы в Реестр отечественного ПО?
Руководство по товарным знакам в 2024 году.
Больше контента о сфере интеллектуальной собственности в нашем Telegram-канале
