Puslaidininkinio substrato plokštelė: silicio, GaAs, SiC ir GaN medžiagų savybės

01. Pagrindai išpuslaidininkinio substrato plokštelė

1.1 Puslaidininkinio pagrindo apibrėžimas

Puslaidininkinis substratas – tai pagrindinė medžiaga, naudojama puslaidininkinių įtaisų gamyboje, dažniausiai monokristalinės arba polikristalinės medžiagos, pagamintos taikant labai išgrynintą ir kristalų auginimo technologiją. Substrato plokštelės dažniausiai yra plonos ir vientisos lakštinės konstrukcijos, ant kurių gaminami įvairūs puslaidininkiniai įtaisai ir grandinės. Pagrindo grynumas ir kokybė tiesiogiai veikia galutinio puslaidininkinio įtaiso veikimą ir patikimumą.

1.2 Substrato plokštelių vaidmuo ir taikymo sritis

Substrato plokštelės vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį puslaidininkių gamybos procese. Kaip prietaisų ir grandinių pagrindas, substratinės plokštelės ne tik palaiko viso įrenginio struktūrą, bet ir suteikia būtiną paramą elektriniais, terminiais ir mechaniniais aspektais. Jo pagrindinės funkcijos apima:

Mechaninė atrama: Sukurkite stabilų konstrukcinį pagrindą, kad būtų galima palaikyti tolesnius gamybos etapus.

Šiluminis valdymas: padeda išsklaidyti šilumą, kad perkaitimas nepakenktų įrenginio veikimui.

Elektrinės charakteristikos: paveikti elektrines įrenginio savybes, tokias kaip laidumas, nešiklio mobilumas ir kt.

Kalbant apie taikymo sritis, substrato plokštelės plačiai naudojamos:

Mikroelektroniniai prietaisai: pvz., integriniai grandynai (IC), mikroprocesoriai ir kt.

Optoelektroniniai prietaisai: pvz., šviesos diodai, lazeriai, fotodetektoriai ir kt.

Aukšto dažnio elektroniniai prietaisai: pavyzdžiui, RF stiprintuvai, mikrobangų įrenginiai ir kt.

Galios elektroniniai prietaisai: pvz., galios keitikliai, inverteriai ir kt.

02. Puslaidininkinės medžiagos ir jų savybės

Silicio (Si) substratas

· Skirtumas tarp monokristalinio silicio ir polikristalinio silicio:

Silicis yra dažniausiai naudojama puslaidininkinė medžiaga, daugiausia monokristalinio silicio ir polikristalinio silicio pavidalu. Vieno kristalo silicis sudarytas iš ištisinės kristalinės struktūros, pasižyminčios dideliu grynumu ir be defektų, o tai labai tinka didelio našumo elektroniniams prietaisams. Polikristalinis silicis susideda iš kelių grūdelių, o tarp grūdelių yra grūdelių ribos. Nors gamybos sąnaudos yra mažos, elektrinis našumas yra prastas, todėl jis paprastai naudojamas kai kuriuose mažo našumo ar didelio masto pritaikymo scenarijuose, pavyzdžiui, saulės elementuose.

·Silicio pagrindo elektroninės savybės ir privalumai:

Silicio substratas pasižymi geromis elektroninėmis savybėmis, tokiomis kaip didelis nešiklio mobilumas ir vidutinis energijos tarpas (1,1 eV), todėl silicis yra ideali medžiaga daugumai puslaidininkinių prietaisų gaminti.

Be to, silicio substratai turi šiuos privalumus:

Didelis grynumas: Taikant pažangias valymo ir auginimo technologijas, galima gauti labai didelio grynumo monokristalinį silicį.

Ekonomiškumas: Palyginti su kitomis puslaidininkinėmis medžiagomis, silicio kaina yra maža ir gamybos procesas yra brandus.

Oksido susidarymas: Silicis natūraliai gali sudaryti silicio dioksido (SiO2) sluoksnį, kuris gali būti geras izoliacinis sluoksnis gaminant prietaisus.

Galio arsenido (GaAs) substratas

· GaAs aukšto dažnio charakteristikos:

Galio arsenidas yra sudėtinis puslaidininkis, kuris ypač tinka aukšto dažnio ir didelės spartos elektroniniams prietaisams dėl didelio elektronų mobilumo ir plačios juostos. GaAs įrenginiai gali veikti aukštesniu dažniu su didesniu efektyvumu ir mažesniu triukšmo lygiu. Dėl to GaAs yra svarbi medžiaga mikrobangų ir milimetrinių bangų srityse.

· GaAs taikymas optoelektronikoje ir aukšto dažnio elektroniniuose įrenginiuose:

Dėl tiesioginio pralaidumo GaAs taip pat plačiai naudojamas optoelektroniniuose įrenginiuose. Pavyzdžiui, GaAs medžiagos plačiai naudojamos šviesos diodų ir lazerių gamyboje. Be to, dėl didelio GaAs elektronų mobilumo jis gerai veikia RF stiprintuvuose, mikrobangų įrenginiuose ir palydovinio ryšio įrangoje.

Silicio karbido (SiC) substratas

· SiC šilumos laidumo ir didelės galios savybės:

Silicio karbidas yra plataus diapazono puslaidininkis, pasižymintis puikiu šilumos laidumu ir dideliu elektriniu lauku. Dėl šių savybių SiC labai tinka didelės galios ir aukštos temperatūros reikmėms. SiC įrenginiai gali veikti stabiliai, kai įtampa ir temperatūra yra kelis kartus didesnė nei silicio įrenginiai.

· SiC privalumai galios elektroniniuose įrenginiuose:

SiC substratai turi reikšmingų pranašumų galios elektroniniuose įrenginiuose, pavyzdžiui, mažesnius perjungimo nuostolius ir didesnį efektyvumą. Dėl to SiC tampa vis populiaresnis didelės galios konvertavimo įrenginiuose, pavyzdžiui, elektrinėse transporto priemonėse, vėjo ir saulės inverteriuose. Be to, dėl atsparumo aukštai temperatūrai SiC plačiai naudojamas aviacijos ir pramonės valdyme.

Galio nitrido (GaN) substratas

· Didelis elektronų mobilumas ir GaN optinės savybės:

Galio nitridas yra dar vienas plataus dažnio juostos puslaidininkis, pasižymintis itin dideliu elektronų judrumu ir stipriomis optinėmis savybėmis. Didelis GaN elektronų mobilumas daro jį labai efektyvų aukšto dažnio ir didelės galios įrenginiuose. Tuo pačiu metu GaN gali skleisti šviesą nuo ultravioletinių iki matomų spindulių, tinka įvairiems optoelektroniniams prietaisams.

· GaN taikymas galios ir optoelektroniniuose įrenginiuose:

Galios elektronikos srityje GaN įrenginiai išsiskiria perjungimo maitinimo šaltiniais ir RF stiprintuvais dėl didelio gedimo elektrinio lauko ir mažos įjungimo varžos. Tuo pačiu metu GaN taip pat atlieka svarbų vaidmenį optoelektroniniuose įrenginiuose, ypač gaminant šviesos diodus ir lazerinius diodus, skatinant apšvietimo ir ekranų technologijų pažangą.

· Puslaidininkiuose atsirandančių medžiagų potencialas:

Tobulėjant mokslui ir technologijoms, atsirandančios puslaidininkinės medžiagos, tokios kaip galio oksidas (Ga2O3) ir deimantas, parodė didelį potencialą. Galio oksidas turi itin platų diapazoną (4,9 eV) ir labai tinka didelės galios elektroniniams prietaisams, o deimantas dėl puikios šiluminės savybės laikomas idealia medžiaga naujos kartos didelės galios ir aukšto dažnio reikmėms. laidumas ir itin didelis nešiklio mobilumas. Tikimasi, kad šios naujos medžiagos vaidins svarbų vaidmenį būsimuose elektroniniuose ir optoelektroniniuose įrenginiuose.

03. Vaflių gamybos procesas

3.1 Substrato plokštelių auginimo technologija

3.1.1 Czochralski metodas (CZ metodas)

Czochralski metodas yra dažniausiai naudojamas vieno kristalo silicio plokštelių gamybos būdas. Tai atliekama panardinant sėklinį kristalą į išlydytą silicį ir lėtai jį ištraukiant, kad išlydytas silicis susikristalizuotų ant sėklinio kristalo ir išaugtų į vieną kristalą. Šiuo metodu galima pagaminti didelio dydžio, aukštos kokybės monokristalinį silicį, kuris labai tinka didelio masto integrinių grandynų gamybai.

3.1.2 Bridžmano metodas

Bridžmano metodas dažniausiai naudojamas sudėtiniams puslaidininkiams, tokiems kaip galio arsenidas, auginti. Taikant šį metodą, žaliavos tiglyje kaitinamos iki išlydytos būsenos, o po to lėtai atšaldomos, kad susidarytų vienas kristalas. Bridžmano metodas gali kontroliuoti kristalo augimo greitį ir kryptį ir yra tinkamas sudėtingų sudėtinių puslaidininkių gamybai.

3.1.3 Molekulinio pluošto epitaksija (MBE)

Molekulinio pluošto epitaksija yra technologija, naudojama itin ploniems puslaidininkių sluoksniams ant substratų auginti. Jis suformuoja aukštos kokybės kristalų sluoksnius tiksliai valdydamas skirtingų elementų molekulinius pluoštus itin didelio vakuumo aplinkoje ir sluoksnis po sluoksnio nusodindamas juos ant pagrindo. MBE technologija ypač tinka gaminant didelio tikslumo kvantinius taškus ir itin plonas heterosandūrų struktūras.

3.1.4 Cheminis nusodinimas garais (CVD)

Cheminis nusodinimas garais yra plonasluoksnio nusodinimo technologija, plačiai naudojama puslaidininkių ir kitų aukštos kokybės medžiagų gamyboje. CVD suskaido dujų pirmtakus ir nusėda ant pagrindo paviršiaus, kad susidarytų kieta plėvelė. CVD technologija gali pagaminti labai kontroliuojamo storio ir sudėties plėveles, kurios labai tinka sudėtingų prietaisų gamybai.

3.2 Vaflių pjaustymas ir poliravimas

3.2.1 Silicio plokštelių pjovimo technologija

Pasibaigus kristalų augimui, didelis kristalas bus supjaustytas plonais griežinėliais, kad taptų plokštelėmis. Silicio plokštelių pjovimui paprastai naudojami deimantiniai pjūklo diskai arba vielinio pjūklo technologija, siekiant užtikrinti pjovimo tikslumą ir sumažinti medžiagų nuostolius. Pjovimo procesas turi būti tiksliai kontroliuojamas, siekiant užtikrinti, kad plokštelės storis ir paviršiaus lygumas atitiktų reikalavimus.

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

VeTek Semiconductor yra profesionalus Kinijos gamintojas4° nuo ašies p-tipo SiC plokštelė, 4H N tipo SiC substratas, ir4H pusiau izoliacinis SiC substratas.  „VeTek Semiconductor“ yra įsipareigojusi teikti pažangius sprendimus įvairiemsSiC plokštelėpuslaidininkių pramonės gaminiai. 

Jei jus dominaPuslaidininkinio substrato plokštelės, nedvejodami susisiekite su mumis tiesiogiai.

Mob.: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

paštas: anny@veteksemi.com