Жартылай өткізгіш субстрат пластинасы: кремнийдің, GaAs, SiC және GaN материалының қасиеттері

01. Негіздеріжартылай өткізгіш субстрат пластинасы

1.1 Жартылай өткізгіш субстраттың анықтамасы

Жартылай өткізгіш субстрат жартылай өткізгіш құрылғыларды өндіруде қолданылатын негізгі материалды білдіреді, әдетте жоғары тазартылған және кристалды өсіру технологиясымен жасалған монокристалды немесе поликристалды материалдар. Субстрат пластиналары әдетте жұқа және қатты қаңылтыр құрылымдар болып табылады, оларда әртүрлі жартылай өткізгіш құрылғылар мен схемалар жасалады. Субстраттың тазалығы мен сапасы соңғы жартылай өткізгіш құрылғының өнімділігі мен сенімділігіне тікелей әсер етеді.

1.2 Субстрат пластинкаларының рөлі және қолдану саласы

Субстрат пластиналары жартылай өткізгіштерді өндіру процесінде маңызды рөл атқарады. Құрылғылар мен схемалардың негізі ретінде субстрат пластиналары бүкіл құрылғының құрылымын қолдап қана қоймайды, сонымен қатар электрлік, жылулық және механикалық аспектілерде қажетті қолдауды қамтамасыз етеді. Оның негізгі функцияларына мыналар жатады:

Механикалық қолдау: Келесі өндірістік қадамдарды қолдау үшін тұрақты құрылымдық негізді қамтамасыз етіңіз.

Жылумен басқару: қызып кетудің құрылғының жұмысына әсер етуіне жол бермеу үшін жылуды таратуға көмектесіңіз.

Электрлік сипаттамалар: Құрылғының электрлік қасиеттеріне әсер етеді, мысалы, өткізгіштік, тасымалдаушының қозғалғыштығы және т.б.

Қолдану өрістері бойынша субстрат пластиналары кеңінен қолданылады:

Микроэлектрондық құрылғылар: мысалы, интегралдық схемалар (IC), микропроцессорлар және т.б.

Оптоэлектронды құрылғылар: мысалы, жарықдиодты шамдар, лазерлер, фотодетекторлар және т.б.

Жоғары жиілікті электронды құрылғылар: мысалы, радиожиілік күшейткіштер, микротолқынды құрылғылар және т.б.

Күшті электронды құрылғылар: мысалы, қуат түрлендіргіштері, инверторлар және т.б.

02. Жартылай өткізгіш материалдар және олардың қасиеттері

Кремний (Si) субстрат

· Монокристалды кремний мен поликристалды кремнийдің айырмашылығы:

Кремний - негізінен монокристалды кремний және поликристалды кремний түрінде ең жиі қолданылатын жартылай өткізгіш материал. Бір кристалды кремний үздіксіз кристалды құрылымнан тұрады, жоғары тазалық пен ақаусыз сипаттамаларға ие, бұл өнімділігі жоғары электрондық құрылғылар үшін өте қолайлы. Поликристалды кремний бірнеше түйіршіктерден тұрады және түйіршіктер арасында дәндік шекаралар болады. Өндіріс құны төмен болғанымен, электрлік өнімділігі нашар, сондықтан ол әдетте күн батареялары сияқты кейбір өнімділігі төмен немесе ауқымды қолданбалы сценарийлерде қолданылады.

·Кремний субстратының электрондық қасиеттері мен артықшылықтары:

Кремний субстратының жақсы электрондық қасиеттері бар, мысалы, тасымалдаушының жоғары қозғалғыштығы және қалыпты энергия саңылауы (1,1 эВ), бұл кремнийді жартылай өткізгіш құрылғылардың көпшілігін жасау үшін тамаша материал етеді.

Сонымен қатар, кремний субстраттары келесі артықшылықтарға ие:

Жоғары тазалық: Жетілдірілген тазарту және өсіру әдістері арқылы өте жоғары тазалықтағы монокристалды кремнийді алуға болады.

Экономикалық тиімділік: Басқа жартылай өткізгіш материалдармен салыстырғанда кремнийдің құны төмен және жетілген өндіріс процесі бар.

Оксидтің түзілуі: Кремний табиғи түрде кремний диоксиді (SiO2) қабатын құра алады, ол құрылғы өндірісінде жақсы оқшаулағыш қабат ретінде қызмет ете алады.

Галлий арсениді (GaAs) субстраты

· GaAs жоғары жиілікті сипаттамалары:

Галлий арсениді – қосылыс жартылай өткізгіш, ол жоғары электрондардың қозғалғыштығы мен кең диапазонының арқасында жоғары жиілікті және жоғары жылдамдықты электронды құрылғылар үшін өте қолайлы. GaAs құрылғылары жоғары тиімділікпен және төмен шу деңгейімен жоғары жиілікте жұмыс істей алады. Бұл GaA-ны микротолқынды пеште және миллиметрлік толқынды қолдануда маңызды материал етеді.

· GaAs оптоэлектроникада және жоғары жиілікті электронды құрылғыларда қолданылуы:

Тікелей жолақ кеңістігіне байланысты GaAs оптоэлектронды құрылғыларда да кеңінен қолданылады. Мысалы, GaAs материалдары светодиодтар мен лазерлерді өндіруде кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, GaAs электрондарының жоғары қозғалғыштығы оның радиожиілік күшейткіштерінде, микротолқынды құрылғыларда және спутниктік байланыс жабдықтарында жақсы жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

Кремний карбиді (SiC) субстрат

· SiC жылу өткізгіштігі және жоғары қуаттылық қасиеттері:

Кремний карбиді - тамаша жылуөткізгіштігі және жоғары бұзылатын электр өрісі бар кең жолақты жартылай өткізгіш. Бұл қасиеттер SiC жоғары қуат пен жоғары температураны қолдану үшін өте қолайлы етеді. SiC құрылғылары кремний құрылғыларына қарағанда бірнеше есе жоғары кернеулер мен температураларда тұрақты жұмыс істей алады.

· Күшті электронды құрылғылардағы SiC артықшылықтары:

SiC субстраттары қуатты электронды құрылғыларда маңызды артықшылықтарды көрсетеді, мысалы, коммутацияның төмен жоғалуы және жоғары тиімділік. Бұл SiC-ті электрлік көліктер, жел және күн инверторлары сияқты жоғары қуатты түрлендіру қолданбаларында танымал етеді. Сонымен қатар, SiC жоғары температураға төзімділігіне байланысты аэроғарыштық және өнеркәсіптік бақылауда кеңінен қолданылады.

Галий нитриді (GaN) субстрат

· GaN жоғары электрондардың қозғалғыштығы және оптикалық қасиеттері:

Галлий нитриді - өте жоғары электрондардың қозғалғыштығы және күшті оптикалық қасиеттері бар кең жолақты жартылай өткізгіш. GaN жоғары электрондардың қозғалғыштығы оны жоғары жиілікті және жоғары қуатты қолданбаларда өте тиімді етеді. Сонымен қатар, GaN әртүрлі оптоэлектронды құрылғыларға жарамды ультракүлгін сәулелерден көрінетін диапазонға дейін жарық шығара алады.

· Күшті және оптоэлектронды құрылғыларда GaN қолдану:

Қуат электроникасы саласында GaN құрылғылары қуат көздерін және радиожиілік күшейткіштерді коммутациялауда олардың электр өрісінің жоғары бұзылуына және төмен қарсылыққа байланысты ерекшеленеді. Сонымен қатар, GaN оптоэлектрондық құрылғыларда маңызды рөл атқарады, әсіресе жарық диодтары мен лазерлік диодтарды өндіруде, жарықтандыру және дисплей технологияларының дамуына ықпал етеді.

· Жартылай өткізгіштерде пайда болатын материалдардың потенциалы:

Ғылым мен техниканың дамуымен галий оксиді (Ga2O3) және алмас сияқты жаңадан пайда болған жартылай өткізгіш материалдар үлкен әлеуетті көрсетті. Галлий оксидінің ультра кең диапазоны бар (4,9 эВ) және жоғары қуатты электронды құрылғылар үшін өте қолайлы, ал гауһар тамаша термиялық қасиетіне байланысты жоғары қуатты және жоғары жиілікті қолданбалардың келесі буыны үшін тамаша материал болып саналады. өткізгіштік және өте жоғары тасымалдаушы ұтқырлық. Бұл жаңа материалдар болашақ электронды және оптоэлектрондық құрылғыларда маңызды рөл атқарады деп күтілуде.

03. Вафлиді дайындау процесі

3.1 Субстрат пластинкаларын өсіру технологиясы

3.1.1 Чохральский әдісі (CZ әдісі)

Чохральский әдісі - бір кристалды кремний пластинкаларын өндіруде ең жиі қолданылатын әдіс. Ол тұқымдық кристалды балқытылған кремнийге батыру, содан кейін оны баяу шығару арқылы жасалады, осылайша балқытылған кремний тұқымдық кристалда кристалданып, бір кристалға айналады. Бұл әдіс үлкен өлшемді, жоғары сапалы монокристалды кремнийді алуға болады, ол үлкен масштабты интегралды схемаларды өндіруге өте қолайлы.

3.1.2 Бридгмен әдісі

Бридгман әдісі әдетте галлий арсениді сияқты құрама жартылай өткізгіштерді өсіру үшін қолданылады. Бұл әдісте шикізатты тигельде балқытылған күйге дейін қыздырады, содан кейін бір кристалды қалыптастыру үшін баяу суытады. Бридгман әдісі кристалдың өсу қарқыны мен бағытын басқара алады және күрделі қосылыс жартылай өткізгіштерді алу үшін қолайлы.

3.1.3 Молекулалық сәуле эпитаксисі (MBE)

Молекулалық сәулелік эпитаксия - субстраттарда ультра жұқа жартылай өткізгіш қабаттарды өсіру үшін қолданылатын технология. Ол ультра жоғары вакуумдық ортада әртүрлі элементтердің молекулалық сәулелерін дәл бақылап, оларды субстратқа қабат-қабат орналастыру арқылы жоғары сапалы кристалдық қабаттарды құрайды. MBE технологиясы жоғары дәлдіктегі кванттық нүктелер мен ультра жұқа гетероидациялық құрылымдарды өндіру үшін өте қолайлы.

3.1.4 Химиялық булардың тұндыру (CVD)

Химиялық буларды тұндыру - жартылай өткізгіштер мен басқа да өнімділігі жоғары материалдарды өндіруде кеңінен қолданылатын жұқа қабықпен тұндыру технологиясы. CVD газ тәріздес прекурсорларды ыдыратады және қатты қабықшаны қалыптастыру үшін оларды субстрат бетіне тұндырады. CVD технологиясы жоғары бақыланатын қалыңдығы мен құрамы бар пленкаларды шығара алады, бұл күрделі құрылғыларды жасау үшін өте қолайлы.

3.2 Вафельді кесу және жылтырату

3.2.1 Кремний пластинасын кесу технологиясы

Кристаллдың өсуі аяқталғаннан кейін үлкен кристалды вафли болу үшін жұқа тілімдерге кеседі. Кремний пластинасын кесу әдетте кесу дәлдігін қамтамасыз ету және материалды жоғалтуды азайту үшін алмас ара дискілерін немесе сым аралау технологиясын пайдаланады. Вафлидің қалыңдығы мен бетінің тегістігі талаптарға сай болуы үшін кесу процесін дәл бақылау қажет.

------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------------------- ------------------------------------

VeTek Semiconductor - бұл қытайлық кәсіпқой өндірушіp-түріндегі ось 4° өшірулі SiC вафли, 4H N типті SiC субстрат, және4H Жартылай оқшаулағыш түрі SiC субстрат.  VeTek Semiconductor әртүрлі мәселелерге арналған озық шешімдерді ұсынуға ұмтыладыSiC вафлижартылай өткізгіш өнеркәсібіне арналған өнімдер. 

Егер сізді қызықтырсаЖартылай өткізгіш субстрат пластинасыs, бізбен тікелей байланысыңыз.

Моб: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

Электрондық пошта: anny@veteksemi.com