Yarımkeçirici substrat vafli: Silikon, GaAs, SiC və GaN-in material xüsusiyyətləri

01. Əsaslarıyarımkeçirici substrat vafli

1.1 Yarımkeçirici substratın tərifi

Yarımkeçirici substrat yarımkeçirici cihazların istehsalında istifadə olunan əsas materiala aiddir, adətən yüksək təmizlənmiş və kristal böyümə texnologiyası ilə hazırlanmış monokristal və ya polikristal materiallar. Substrat vafliləri adətən nazik və bərk təbəqə strukturlarıdır, onların üzərində müxtəlif yarımkeçirici qurğular və sxemlər hazırlanır. Substratın təmizliyi və keyfiyyəti son yarımkeçirici cihazın performansına və etibarlılığına birbaşa təsir göstərir.

1.2 Substrat vaflilərinin rolu və tətbiq sahəsi

Substrat lövhələri yarımkeçiricilərin istehsalı prosesində mühüm rol oynayır. Cihazların və sxemlərin əsası olaraq, substrat vafliləri yalnız bütün cihazın strukturunu dəstəkləmir, həm də elektrik, istilik və mexaniki aspektlərdə lazımi dəstəyi təmin edir. Onun əsas funksiyalarına aşağıdakılar daxildir:

Mexanik dəstək: Sonrakı istehsal addımlarını dəstəkləmək üçün sabit struktur təməl təmin edin.

Termal idarəetmə: Həddindən artıq qızmanın cihazın işinə təsir etməməsi üçün istiliyin yayılmasına kömək edin.

Elektrik xüsusiyyətləri: Cihazın elektrik xüsusiyyətlərinə, məsələn keçiriciliyə, daşıyıcının hərəkətliliyinə və s.

Tətbiq sahələri baxımından, substrat vafliləri aşağıdakılarda geniş istifadə olunur:

Mikroelektron cihazlar: məsələn, inteqral sxemlər (IC), mikroprosessorlar və s.

Optoelektron cihazlar: LEDlər, lazerlər, fotodetektorlar və s.

Yüksək tezlikli elektron cihazlar: məsələn, RF gücləndiriciləri, mikrodalğalı cihazlar və s.

Güc elektron cihazları: məsələn, güc çeviriciləri, çeviricilər və s.

02. Yarımkeçirici materiallar və onların xassələri

Silikon (Si) substratı

· Tək kristal silisium və polikristal silisium arasındakı fərq:

Silikon ən çox istifadə edilən yarımkeçirici materialdır, əsasən monokristal silisium və polikristal silikon şəklindədir. Tək kristal silisium yüksək performanslı elektron cihazlar üçün çox uyğun olan yüksək təmizlik və qüsursuz xüsusiyyətlərə malik davamlı kristal quruluşdan ibarətdir. Polikristal silikon çoxlu taxıllardan ibarətdir və taxıllar arasında taxıl sərhədləri var. İstehsal dəyəri aşağı olsa da, elektrik performansı zəifdir, buna görə də adətən günəş batareyaları kimi bəzi aşağı performanslı və ya geniş miqyaslı tətbiq ssenarilərində istifadə olunur.

·Silikon substratın elektron xüsusiyyətləri və üstünlükləri:

Silikon substrat yüksək daşıyıcı hərəkətlilik və orta enerji boşluğu (1,1 eV) kimi yaxşı elektron xüsusiyyətlərə malikdir, bu da silikonu əksər yarımkeçirici cihazların istehsalı üçün ideal material edir.

Bundan əlavə, silikon substratlar aşağıdakı üstünlüklərə malikdir:

Yüksək təmizlik: Qabaqcıl təmizləmə və böyütmə üsulları vasitəsilə çox yüksək saflıqda tək kristal silisium əldə etmək olar.

Xərc-effektivlik: Digər yarımkeçirici materiallarla müqayisədə silisium aşağı qiymətə və yetkin istehsal prosesinə malikdir.

Oksidin əmələ gəlməsi: Silikon təbii olaraq silisium dioksid (SiO2) təbəqəsi əmələ gətirə bilər ki, bu da cihaz istehsalında yaxşı izolyasiya qatı kimi xidmət edə bilər.

Qallium arsenid (GaAs) substratı

· GaAs-ın yüksək tezlikli xüsusiyyətləri:

Qallium arsenid yüksək elektron hərəkətliliyi və geniş bant aralığına görə yüksək tezlikli və yüksək sürətli elektron cihazlar üçün xüsusilə uyğun olan mürəkkəb yarımkeçiricidir. GaAs cihazları daha yüksək səmərəlilik və aşağı səs-küy səviyyələri ilə daha yüksək tezliklərdə işləyə bilər. Bu, GaA-nı mikrodalğalı və millimetr dalğası tətbiqlərində mühüm material edir.

· GaA-ların optoelektronikada və yüksək tezlikli elektron cihazlarda tətbiqi:

Birbaşa bant aralığına görə GaAs optoelektronik cihazlarda da geniş istifadə olunur. Məsələn, GaAs materialları LED və lazerlərin istehsalında geniş istifadə olunur. Bundan əlavə, GaAs-ın yüksək elektron hərəkətliliyi onu RF gücləndiricilərində, mikrodalğalı cihazlarda və peyk rabitə avadanlığında yaxşı işləməyə məcbur edir.

Silikon Karbid (SiC) Substrat

· SiC-nin istilik keçiriciliyi və yüksək güc xüsusiyyətləri:

Silikon karbid əla istilik keçiriciliyinə və yüksək parçalanma elektrik sahəsinə malik geniş diapazonlu yarımkeçiricidir. Bu xüsusiyyətlər SiC-ni yüksək güc və yüksək temperatur tətbiqləri üçün çox uyğun edir. SiC cihazları silikon cihazlardan bir neçə dəfə yüksək gərginliklərdə və temperaturda sabit işləyə bilər.

· Güc elektron cihazlarında SiC-nin üstünlükləri:

SiC substratları daha aşağı keçid itkiləri və daha yüksək səmərəlilik kimi güc elektron cihazlarında əhəmiyyətli üstünlüklər göstərir. Bu, SiC-ni elektrik nəqliyyat vasitələri, külək və günəş çeviriciləri kimi yüksək gücə çevrilmə tətbiqlərində getdikcə daha populyar edir. Bundan əlavə, SiC yüksək temperatur müqavimətinə görə aerokosmik və sənaye nəzarətində geniş istifadə olunur.

Qallium Nitridi (GaN) Substrat

· GaN-in yüksək elektron hərəkətliliyi və optik xüsusiyyətləri:

Qallium nitridi son dərəcə yüksək elektron hərəkətliliyi və güclü optik xassələri olan başqa bir geniş diapazonlu yarımkeçiricidir. GaN-in yüksək elektron hərəkətliliyi onu yüksək tezlikli və yüksək güc tətbiqlərində çox səmərəli edir. Eyni zamanda, GaN müxtəlif optoelektronik cihazlar üçün uyğun olan ultrabənövşəyi ilə görünən diapazonda işıq yaya bilər.

· GaN-in güc və optoelektronik cihazlarda tətbiqi:

Güc elektronikası sahəsində GaN cihazları yüksək dağılma elektrik sahəsinə və aşağı müqavimətə görə enerji təchizatı və RF gücləndiricilərini dəyişdirməkdə üstündür. Eyni zamanda, GaN optoelektronik cihazlarda, xüsusən də işıqlandırma və ekran texnologiyalarının inkişafını təşviq edən LED və lazer diodlarının istehsalında mühüm rol oynayır.

· Yarımkeçiricilərdə yaranan materialların potensialı:

Elm və texnologiyanın inkişafı ilə qallium oksidi (Ga2O3) və almaz kimi yeni yaranan yarımkeçirici materiallar böyük potensial nümayiş etdirdi. Qallium oksidi ultra geniş diapazona (4,9 eV) malikdir və yüksək güclü elektron cihazlar üçün çox uyğundur, almaz isə əla istilik qabiliyyətinə görə yüksək güclü və yüksək tezlikli tətbiqlər üçün növbəti nəsil üçün ideal material hesab olunur. keçiricilik və son dərəcə yüksək daşıyıcı hərəkətlilik. Bu yeni materialların gələcək elektron və optoelektronik cihazlarda mühüm rol oynayacağı gözlənilir.

03. Gofret istehsalı prosesi

3.1 Substrat vaflilərinin yetişdirilməsi texnologiyası

3.1.1 Czochralski metodu (CZ metodu)

Czochralski üsulu monokristallı silikon vaflilərin istehsalı üçün ən çox istifadə edilən üsuldur. Bu, bir toxum kristalını ərimiş silisiumun içinə batırmaqla və sonra yavaş-yavaş çıxarmaqla həyata keçirilir ki, ərimiş silisium toxum kristalında kristallaşır və tək kristala çevrilir. Bu üsul böyük ölçülü, yüksək keyfiyyətli tək kristal silisium istehsal edə bilər ki, bu da böyük miqyaslı inteqral sxemlərin istehsalı üçün çox uyğundur.

3.1.2 Bridqmen metodu

Bridgman metodu adətən qallium arsenid kimi mürəkkəb yarımkeçiricilərin yetişdirilməsi üçün istifadə olunur. Bu üsulda xammallar tigedə ərimiş vəziyyətə qədər qızdırılır və sonra yavaş-yavaş soyudulur və tək kristal əmələ gəlir. Bridqman üsulu kristalın böyümə sürətini və istiqamətini idarə edə bilir və mürəkkəb mürəkkəb yarımkeçiricilərin istehsalı üçün əlverişlidir.

3.1.3 Molekulyar şüa epitaksiyası (MBE)

Molekulyar şüa epitaksiyası substratlarda ultra nazik yarımkeçirici təbəqələrin yetişdirilməsi üçün istifadə edilən texnologiyadır. O, ultra yüksək vakuum mühitində müxtəlif elementlərin molekulyar şüalarını dəqiq idarə edərək və onları lay-lay substratda yerləşdirməklə yüksək keyfiyyətli kristal təbəqələr əmələ gətirir. MBE texnologiyası xüsusilə yüksək dəqiqlikli kvant nöqtələrinin və ultra nazik hetero-qovuşma strukturlarının istehsalı üçün uyğundur.

3.1.4 Kimyəvi buxarın çökməsi (CVD)

Kimyəvi buxar çöküntüsü yarımkeçiricilərin və digər yüksək məhsuldar materialların istehsalında geniş istifadə olunan nazik təbəqənin çökmə texnologiyasıdır. CVD qaz halında olan prekursorları parçalayır və bərk bir film yaratmaq üçün onları substratın səthinə yerləşdirir. CVD texnologiyası mürəkkəb cihazların istehsalı üçün çox uyğun olan yüksək idarə olunan qalınlığa və tərkibə malik filmlər istehsal edə bilər.

3.2 Gofretin kəsilməsi və cilalanması

3.2.1 Silikon vafli kəsmə texnologiyası

Kristal böyüməsi tamamlandıqdan sonra böyük kristal vaflilərə çevrilmək üçün nazik dilimlərə kəsiləcəkdir. Silikon vafli kəsmə adətən kəsmə dəqiqliyini təmin etmək və material itkisini azaltmaq üçün almaz mişar bıçaqları və ya tel mişar texnologiyasından istifadə edir. Vaflinin qalınlığının və səthinin düzlüyünün tələblərə cavab verməsini təmin etmək üçün kəsmə prosesinə dəqiq nəzarət edilməlidir.

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

VeTek Semiconductor peşəkar Çin istehsalçısıdıroxdan 4° kənar p-tipli SiC vafli, 4H N tipli SiC Substrat, və4H Yarı İzolyasiyalı tip SiC Substrat.  VeTek Semiconductor müxtəlif sahələr üçün qabaqcıl həllər təqdim etməyə sadiqdirSiC vaflisiyarımkeçirici sənayesi üçün məhsullar. 

Əgər maraqlanırsınızsaYarımkeçirici substrat vaflis, zəhmət olmasa bizimlə birbaşa əlaqə saxlayın.

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

E-poçt: anny@veteksemi.com