Полупроводничка подлога: својства материјала силицијума, ГаАс, СиЦ и ГаН

01. Основе одполупроводничку подлогу

1.1 Дефиниција полупроводничке подлоге

Полупроводнички супстрат се односи на основни материјал који се користи у производњи полупроводничких уређаја, обично монокристалних или поликристалних материјала направљених високо пречишћеном технологијом раста кристала. Подлоге су обично танке и чврсте лимене структуре, на којима се производе разни полупроводнички уређаји и кола. Чистоћа и квалитет подлоге директно утичу на перформансе и поузданост финалног полупроводничког уређаја.

1.2 Улога и област примене подлоге

Плоче супстрата играју виталну улогу у процесу производње полупроводника. Као основа уређаја и кола, подлоге не само да подржавају структуру целог уређаја, већ такође пружају неопходну подршку у електричном, термичком и механичком аспекту. Његове главне функције укључују:

Механичка подршка: Обезбедите стабилну структурну основу за подршку наредних корака производње.

Управљање топлотом: Помаже у расипању топлоте како би се спречило да прегревање утиче на перформансе уређаја.

Електричне карактеристике: Утиче на електрична својства уређаја, као што су проводљивост, покретљивост носача итд.

У погледу области примене, подлоге се широко користе у:

Микроелектронски уређаји: као што су интегрисана кола (ИЦ), микропроцесори итд.

Оптоелектронски уређаји: као што су ЛЕД диоде, ласери, фотодетектори, итд.

Високофреквентни електронски уређаји: као што су РФ појачала, микроталасни уређаји, итд.

Енергетски електронски уређаји: као што су претварачи снаге, претварачи итд.

02. Полупроводнички материјали и њихова својства

Силицијум (Си) супстрат

· Разлика између монокристалног силицијума и поликристалног силицијума:

Силицијум је најчешће коришћени полупроводнички материјал, углавном у облику монокристалног силицијума и поликристалног силицијума. Монокристални силицијум се састоји од континуиране кристалне структуре, високе чистоће и карактеристика без кварова, што је веома погодно за електронске уређаје високих перформанси. Поликристални силицијум се састоји од више зрна, а између зрна постоје границе зрна. Иако је цена производње ниска, електричне перформансе су лоше, тако да се обично користи у неким сценаријима ниских перформанси или великих апликација, као што су соларне ћелије.

·Електронска својства и предности силицијумске подлоге:

Силицијумски супстрат има добра електронска својства, као што су висока мобилност носача и умерени енергетски јаз (1,1 еВ), што чини силицијум идеалним материјалом за производњу већине полупроводничких уређаја.

Поред тога, силицијумске подлоге имају следеће предности:

Висока чистоћа: Кроз напредне технике пречишћавања и раста, може се добити монокристални силицијум веома високе чистоће.

Исплативост: У поређењу са другим полупроводничким материјалима, силицијум има ниску цену и зрео производни процес.

Формирање оксида: Силицијум може природно формирати слој силицијум диоксида (СиО2), који може послужити као добар изолациони слој у производњи уређаја.

Супстрат галијум арсенида (ГаАс).

· Високофреквентне карактеристике ГаАс:

Галијум арсенид је сложени полупроводник који је посебно погодан за високофреквентне и брзе електронске уређаје због своје велике покретљивости електрона и широког појаса. ГаАс уређаји могу да раде на вишим фреквенцијама са већом ефикасношћу и нижим нивоом буке. Ово чини ГаАс важним материјалом у микроталасним и милиметарским таласима.

· Примена ГаАс у оптоелектроници и високофреквентним електронским уређајима:

Због свог директног појаса, ГаАс се такође широко користи у оптоелектронским уређајима. На пример, ГаАс материјали се широко користе у производњи ЛЕД диода и ласера. Поред тога, висока покретљивост електрона ГаАс чини га добрим перформансама у РФ појачивачима, микроталасним уређајима и сателитској комуникационој опреми.

Подлога од силицијум карбида (СиЦ).

· Топлотна проводљивост и својства високе снаге СиЦ:

Силицијум карбид је полупроводник са широким појасом са одличном топлотном проводљивошћу и великим електричним пољем. Ова својства чине СиЦ веома погодним за апликације велике снаге и високих температура. СиЦ уређаји могу стабилно да раде на напонима и температурама неколико пута већим од силицијумских уређаја.

· Предности СиЦ у енергетским електронским уређајима:

СиЦ супстрати показују значајне предности у енергетским електронским уређајима, као што су мањи губици пребацивања и већа ефикасност. Ово чини СиЦ све популарнијим у апликацијама за конверзију велике снаге као што су електрична возила, ветро и соларни инвертори. Поред тога, СиЦ се широко користи у ваздухопловству и индустријској контроли због своје отпорности на високе температуре.

Супстрат галијум нитрида (ГаН).

· Висока покретљивост електрона и оптичка својства ГаН:

Галијум нитрид је још један полупроводник са широким појасом са изузетно великом мобилношћу електрона и јаким оптичким својствима. Велика покретљивост електрона ГаН чини га веома ефикасним у апликацијама високе фреквенције и велике снаге. Истовремено, ГаН може емитовати светлост од ултраљубичастог до видљивог опсега, погодног за разне оптоелектронске уређаје.

· Примена ГаН у енергетским и оптоелектронским уређајима:

У области енергетске електронике, ГаН уређаји се истичу у прекидачким изворима напајања и РФ појачивачима због свог високог електричног поља и ниског отпора. Истовремено, ГаН такође игра важну улогу у оптоелектронским уређајима, посебно у производњи ЛЕД диода и ласерских диода, промовишући напредак технологија осветљења и дисплеја.

· Потенцијал нових материјала у полупроводницима:

Са развојем науке и технологије, нови полупроводнички материјали као што су галијум оксид (Га2О3) и дијамант показали су велики потенцијал. Галијум оксид има ултра широки појас (4,9 еВ) и веома је погодан за електронске уређаје велике снаге, док се дијамант сматра идеалним материјалом за следећу генерацију апликација велике снаге и високе фреквенције због своје одличне термичке проводљивост и изузетно велика покретљивост носача. Очекује се да ће ови нови материјали играти важну улогу у будућим електронским и оптоелектронским уређајима.

03. Процес производње вафла

3.1 Технологија раста супстратних плочица

3.1.1 Метод Чохралског (ЦЗ метода)

Метод Чохралског је најчешће коришћена метода за производњу монокристалних силицијумских плочица. То се ради тако што се семенски кристал потапа у растопљени силицијум, а затим га полако извлачи, тако да растопљени силицијум кристалише на кристалу семена и прерасте у монокристал. Овом методом се може произвести велики, висококвалитетни монокристални силицијум, који је веома погодан за производњу великих интегрисаних кола.

3.1.2 Бриџменова метода

Бриџманова метода се обично користи за узгој сложених полупроводника, као што је галијум арсенид. У овој методи, сировине се загревају до растопљеног стања у лончићу, а затим се полако хладе да би се формирао појединачни кристал. Бриџманова метода може да контролише брзину раста и правац кристала и погодна је за производњу полупроводника комплексног једињења.

3.1.3 Епитаксија молекуларног зрака (МБЕ)

Епитаксија молекуларним снопом је технологија која се користи за узгој ултра танких полупроводничких слојева на подлогама. Формира висококвалитетне кристалне слојеве тако што прецизно контролише молекуларне зраке различитих елемената у окружењу ултра високог вакуума и наноси их слој по слој на подлогу. МБЕ технологија је посебно погодна за производњу квантних тачака високе прецизности и ултра танких хетероспојних структура.

3.1.4 Хемијско таложење паре (ЦВД)

Хемијско таложење паром је технологија таложења танког филма која се широко користи у производњи полупроводника и других материјала високих перформанси. ЦВД разлаже гасовите прекурсоре и таложи их на површини супстрата да би се формирао чврсти филм. ЦВД технологија може да произведе филмове са високо контролисаном дебљином и саставом, што је веома погодно за производњу сложених уређаја.

3.2 Сечење и полирање плочица

3.2.1 Технологија сечења силицијумских плочица

Након што је раст кристала завршен, велики кристал ће бити исечен на танке кришке да постану облатне. Резање силиконских плочица обично користи дијамантске сечиве или технологију жичане тестере како би се осигурала тачност сечења и смањио губитак материјала. Процес сечења треба прецизно контролисати како би се осигурало да дебљина и равност површине плочице испуњавају захтеве.

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

ВеТек Семицондуцтор је професионални кинески произвођач4° офф осе п-типе СиЦ Вафер, 4Х Н тип СиЦ супстрат, и4Х Полуизолациони тип СиЦ супстрата.  ВеТек Семицондуцтор је посвећен пружању напредних решења за различитеСиЦ Ваферпроизводи за индустрију полупроводника. 

Ако сте заинтересовани заПолупроводничка подлогас, слободно нас контактирајте директно.

Моб: +86-180 6922 0752

ВхатсАПП: +86 180 6922 0752

Е-пошта: анни@ветексеми.цом