Semiconductor substrate wafer: Materyal na katangian ng silicon, GaAs, SiC at GaN

01. Mga Pangunahing Kaalaman ngsemiconductor substrate wafer

1.1 Kahulugan ng semiconductor substrate

Ang semiconductor substrate ay tumutukoy sa pangunahing materyal na ginagamit sa paggawa ng mga aparatong semiconductor, kadalasan ay nag-iisang kristal o polycrystalline na materyales na ginawa ng mataas na purified at crystal growth na teknolohiya. Ang mga substrate na wafer ay karaniwang manipis at solidong mga istraktura ng sheet, kung saan ginagawa ang iba't ibang mga aparato at circuit ng semiconductor. Ang kadalisayan at kalidad ng substrate ay direktang nakakaapekto sa pagganap at pagiging maaasahan ng panghuling aparato ng semiconductor.

1.2 Ang papel at larangan ng aplikasyon ng substrate wafers

Ang mga substrate na wafer ay may mahalagang papel sa proseso ng paggawa ng semiconductor. Bilang batayan ng mga device at circuits, ang substrate wafers ay hindi lamang sumusuporta sa istraktura ng buong device, ngunit nagbibigay din ng kinakailangang suporta sa electrical, thermal at mechanical na mga aspeto. Kabilang sa mga pangunahing pag-andar nito ang:

Suporta sa mekanikal: Magbigay ng matatag na pundasyon ng istruktura upang suportahan ang mga susunod na hakbang sa pagmamanupaktura.

Pamamahala ng thermal: Tumulong sa pag-alis ng init upang maiwasan ang sobrang init na makaapekto sa performance ng device.

Mga katangiang elektrikal: Makakaapekto sa mga electrical properties ng device, tulad ng conductivity, carrier mobility, atbp.

Sa mga tuntunin ng mga patlang ng aplikasyon, ang mga substrate na wafer ay malawakang ginagamit sa:

Mga aparatong microelectronic: tulad ng mga integrated circuit (ICs), microprocessors, atbp.

Mga aparatong optoelectronic: tulad ng mga LED, laser, photodetector, atbp.

Mga elektronikong device na may mataas na dalas: tulad ng mga RF amplifier, microwave device, atbp.

Power electronic device: tulad ng mga power converter, inverters, atbp.

02. Mga materyales ng semiconductor at ang kanilang mga katangian

Silicon (Si) substrate

· Ang pagkakaiba sa pagitan ng single crystal silicon at polycrystalline silicon:

Ang silikon ay ang pinakakaraniwang ginagamit na materyal na semiconductor, pangunahin sa anyo ng solong kristal na silikon at polycrystalline na silikon. Ang solong kristal na silikon ay binubuo ng tuluy-tuloy na istraktura ng kristal, na may mataas na kadalisayan at walang depekto na mga katangian, na napaka-angkop para sa mataas na pagganap na mga elektronikong aparato. Ang polycrystalline silicon ay binubuo ng maraming butil, at may mga hangganan ng butil sa pagitan ng mga butil. Bagama't mababa ang gastos sa pagmamanupaktura, mahina ang pagganap ng kuryente, kaya kadalasang ginagamit ito sa ilang mga sitwasyong may mababang pagganap o malakihang aplikasyon, gaya ng mga solar cell.

·Mga elektronikong katangian at pakinabang ng silikon na substrate:

Ang Silicon substrate ay may magagandang elektronikong katangian, tulad ng mataas na carrier mobility at katamtamang energy gap (1.1 eV), na ginagawang mainam na materyal ang silicon para sa paggawa ng karamihan sa mga semiconductor device.

Bilang karagdagan, ang mga substrate ng silikon ay may mga sumusunod na pakinabang:

Mataas na kadalisayan: Sa pamamagitan ng advanced na purification at growth techniques, ang napakataas na kadalisayan ng solong kristal na silikon ay maaaring makuha.

Pagiging epektibo sa gastos: Kung ikukumpara sa iba pang mga semiconductor na materyales, ang silikon ay may mababang halaga at isang mature na proseso ng pagmamanupaktura.

Pagbuo ng oxide: Ang Silicon ay maaaring natural na bumuo ng isang layer ng silicon dioxide (SiO2), na maaaring magsilbi bilang isang mahusay na insulating layer sa paggawa ng device.

Gallium arsenide (GaAs) substrate

· Mga katangian ng high-frequency ng GaAs:

Ang Gallium arsenide ay isang compound semiconductor na partikular na angkop para sa high-frequency at high-speed na electronic device dahil sa mataas na electron mobility nito at malawak na bandgap. Maaaring gumana ang mga GaAs device sa mas mataas na frequency na may mas mataas na kahusayan at mas mababang antas ng ingay. Ginagawa nitong mahalagang materyal ang GaA sa mga aplikasyon ng microwave at millimeter wave.

· Application ng GaAs sa optoelectronics at high-frequency na mga electronic device:

Dahil sa direktang bandgap nito, malawak ding ginagamit ang GaA sa mga optoelectronic na device. Halimbawa, ang mga materyales ng GaAs ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mga LED at laser. Bilang karagdagan, ang mataas na electron mobility ng GaAs ay ginagawa itong mahusay na gumaganap sa mga RF amplifier, microwave device, at satellite communication equipment.

Silicon Carbide (SiC) Substrate

· Thermal conductivity at high power properties ng SiC:

Ang Silicon carbide ay isang malawak na bandgap semiconductor na may mahusay na thermal conductivity at mataas na breakdown electric field. Ang mga katangiang ito ay gumagawa ng SiC na napaka-angkop para sa mataas na kapangyarihan at mataas na temperatura na mga aplikasyon. Ang mga aparatong SiC ay maaaring gumana nang matatag sa mga boltahe at temperatura nang maraming beses na mas mataas kaysa sa mga aparatong silikon.

· Mga kalamangan ng SiC sa mga power electronic device:

Ang mga substrate ng SiC ay nagpapakita ng mga makabuluhang pakinabang sa mga power electronic device, tulad ng mas mababang pagkalugi sa paglipat at mas mataas na kahusayan. Pinapatanyag nito ang SiC sa mga application ng high power conversion tulad ng mga de-kuryenteng sasakyan, wind at solar inverters. Bilang karagdagan, ang SiC ay malawakang ginagamit sa aerospace at pang-industriya na kontrol dahil sa mataas na pagtutol nito sa temperatura.

Gallium Nitride (GaN) Substrate

· Mataas na electron mobility at optical properties ng GaN:

Ang Gallium nitride ay isa pang malawak na bandgap semiconductor na may napakataas na electron mobility at malakas na optical properties. Ang mataas na electron mobility ng GaN ay ginagawa itong napakahusay sa mataas na dalas at mataas na kapangyarihan na mga aplikasyon. Kasabay nito, ang GaN ay maaaring maglabas ng liwanag sa ultraviolet hanggang sa nakikitang hanay, na angkop para sa iba't ibang mga optoelectronic na aparato.

· Application ng GaN sa power at optoelectronic device:

Sa larangan ng power electronics, ang mga GaN device ay mahusay sa pagpapalit ng mga power supply at RF amplifier dahil sa kanilang mataas na breakdown na electric field at mababang on-resistance. Kasabay nito, gumaganap din ang GaN ng mahalagang papel sa mga optoelectronic na aparato, lalo na sa paggawa ng mga LED at laser diode, na nagsusulong ng pagsulong ng mga teknolohiya sa pag-iilaw at pagpapakita.

· Potensyal ng mga umuusbong na materyales sa semiconductors:

Sa pag-unlad ng agham at teknolohiya, ang mga umuusbong na materyales sa semiconductor tulad ng gallium oxide (Ga2O3) at brilyante ay nagpakita ng malaking potensyal. Ang Gallium oxide ay may ultra-wide bandgap (4.9 eV) at napaka-angkop para sa mga high-power na electronic device, habang ang brilyante ay itinuturing na isang mainam na materyal para sa susunod na henerasyon ng mga high-power at high-frequency na application dahil sa mahusay nitong thermal. conductivity at napakataas na carrier mobility. Ang mga bagong materyales na ito ay inaasahang gaganap ng mahalagang papel sa hinaharap na mga electronic at optoelectronic na aparato.

03. Proseso ng paggawa ng ostiya

3.1 Growth technology ng substrate wafers

3.1.1 Czochralski method (CZ method)

Ang pamamaraang Czochralski ay ang pinakakaraniwang ginagamit na paraan para sa paggawa ng mga single-crystal na silicon na wafer. Ginagawa ito sa pamamagitan ng paglulubog ng buto na kristal sa tinunaw na silikon at pagkatapos ay dahan-dahang bunutin ito, upang ang tunaw na silikon ay mag-kristal sa binhing kristal at tumubo sa isang kristal. Ang pamamaraang ito ay maaaring makabuo ng malakihan, mataas na kalidad na single-crystal na silikon, na napaka-angkop para sa paggawa ng mga malalaking integrated circuit.

3.1.2 Paraan ng Bridgman

Ang paraan ng Bridgman ay karaniwang ginagamit upang palaguin ang mga compound semiconductors, tulad ng gallium arsenide. Sa pamamaraang ito, ang mga hilaw na materyales ay pinainit sa isang tunaw na estado sa isang tunawan at pagkatapos ay dahan-dahang pinalamig upang bumuo ng isang solong kristal. Ang paraan ng Bridgman ay maaaring makontrol ang rate ng paglago at direksyon ng kristal at angkop para sa paggawa ng mga kumplikadong compound semiconductors.

3.1.3 Molecular beam epitaxy (MBE)

Ang molecular beam epitaxy ay isang teknolohiyang ginagamit upang palaguin ang mga ultra-thin semiconductor layer sa mga substrate. Ito ay bumubuo ng mataas na kalidad na mga kristal na layer sa pamamagitan ng tumpak na pagkontrol sa mga molecular beam ng iba't ibang elemento sa isang napakataas na vacuum na kapaligiran at pagdedeposito ng mga ito sa bawat layer sa substrate. Ang teknolohiya ng MBE ay partikular na angkop para sa paggawa ng mga high-precision na quantum dots at ultra-manipis na mga istruktura ng heterojunction.

3.1.4 Chemical vapor deposition (CVD)

Ang chemical vapor deposition ay isang thin film deposition technology na malawakang ginagamit sa paggawa ng mga semiconductors at iba pang materyales na may mataas na pagganap. Ang CVD ay nabubulok ang mga puno ng gas at idineposito ang mga ito sa ibabaw ng substrate upang bumuo ng isang solidong pelikula. Ang teknolohiya ng CVD ay maaaring makagawa ng mga pelikula na may lubos na kinokontrol na kapal at komposisyon, na napaka-angkop para sa paggawa ng mga kumplikadong device.

3.2 Pagputol at pagpapakintab ng ostiya

3.2.1 Silicon wafer cutting technology

Matapos makumpleto ang paglaki ng kristal, ang malaking kristal ay gupitin sa manipis na hiwa upang maging mga manipis. Ang silicone wafer cutting ay kadalasang gumagamit ng diamond saw blades o wire saw na teknolohiya upang matiyak ang katumpakan ng pagputol at mabawasan ang pagkawala ng materyal. Ang proseso ng pagputol ay kailangang tumpak na kontrolin upang matiyak na ang kapal at patag ng ibabaw ng wafer ay nakakatugon sa mga kinakailangan.

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

Ang VeTek Semiconductor ay isang propesyonal na tagagawa ng Tsino ng4°off axis p-type na SiC Wafer, 4H N type SiC Substrate, at4H Semi Insulating type SiC Substrate.  Ang VeTek Semiconductor ay nakatuon sa pagbibigay ng mga advanced na solusyon para sa iba't-ibangSiC Wafermga produkto para sa industriya ng semiconductor. 

Kung interesado ka saSemiconductor substrate wafers, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnay sa amin nang direkta.

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

Email: anny@veteksemi.com