Пластина напівпровідникової підкладки: властивості матеріалу кремнію, GaAs, SiC і GaN

01. Основипластина напівпровідникової підкладки

1.1 Визначення напівпровідникової підкладки

Напівпровідникова підкладка відноситься до основного матеріалу, який використовується у виробництві напівпровідникових приладів, як правило, монокристалічних або полікристалічних матеріалів, виготовлених за високоочищеною технологією вирощування кристалів. Пластини-підкладки зазвичай являють собою тонкі і суцільні листові структури, на яких виготовляються різноманітні напівпровідникові прилади та схеми. Чистота та якість підкладки безпосередньо впливають на продуктивність і надійність кінцевого напівпровідникового пристрою.

1.2 Роль і область застосування підкладкових пластин

Пластини підкладки відіграють життєво важливу роль у процесі виробництва напівпровідників. Будучи основою пристроїв і схем, пластини підкладки не тільки підтримують структуру всього пристрою, але й забезпечують необхідну підтримку в електричних, теплових і механічних аспектах. Його основні функції включають:

Механічна опора: Забезпечте стабільну структурну основу для підтримки наступних етапів виробництва.

Теплове управління: Допоможіть розсіювати тепло, щоб запобігти перегріву від впливу на продуктивність пристрою.

Електричні характеристики: Впливає на електричні властивості пристрою, такі як провідність, рухливість носія тощо.

За галузями застосування підкладкові пластини широко використовуються в:

Мікроелектронні пристрої: такі як інтегральні схеми (ІС), мікропроцесори тощо.

Оптоелектронні прилади: такі як світлодіоди, лазери, фотодетектори тощо.

Високочастотні електронні пристрої: такі як радіочастотні підсилювачі, мікрохвильові пристрої тощо.

Силові електронні пристрої: такі як перетворювачі потужності, інвертори тощо.

02. Напівпровідникові матеріали та їх властивості

Кремнієва (Si) підкладка

· Різниця між монокристалічним кремнієм і полікристалічним кремнієм:

Кремній є найбільш часто використовуваним напівпровідниковим матеріалом, головним чином у формі монокристалічного кремнію та полікристалічного кремнію. Монокристалічний кремній складається з суцільної кристалічної структури з високою чистотою та бездефектними характеристиками, що дуже підходить для високопродуктивних електронних пристроїв. Полікристалічний кремній складається з кількох зерен, а між зернами є межі зерен. Незважаючи на те, що вартість виробництва низька, електричні характеристики низькі, тому він зазвичай використовується в деяких низькопродуктивних або великомасштабних сценаріях застосування, таких як сонячні батареї.

·Електронні властивості та переваги кремнієвої підкладки:

Кремнієва підкладка має хороші електронні властивості, такі як висока рухливість носіїв і помірна ширина забороненої зони (1,1 еВ), що робить кремній ідеальним матеріалом для виготовлення більшості напівпровідникових приладів.

Крім того, кремнієві підкладки мають наступні переваги:

Висока чистота: За допомогою вдосконалених методів очищення та вирощування можна отримати монокристалічний кремній дуже високої чистоти.

Економічна ефективність: Порівняно з іншими напівпровідниковими матеріалами кремній має низьку вартість і розроблений процес виробництва.

Утворення оксиду: Кремній природним чином може утворювати шар діоксиду кремнію (SiO2), який може служити хорошим ізоляційним шаром у виробництві пристроїв.

Підкладка з арсеніду галію (GaAs).

· Високочастотні характеристики GaAs:

Арсенід галію є складним напівпровідником, який особливо підходить для високочастотних і високошвидкісних електронних пристроїв завдяки високій рухливості електронів і широкій забороненій зоні. Пристрої GaAs можуть працювати на вищих частотах з вищою ефективністю та меншим рівнем шуму. Це робить GaAs важливим матеріалом для мікрохвильових і міліметрових хвиль.

· Застосування GaAs в оптоелектроніці та високочастотних електронних пристроях:

Завдяки прямій забороненій зоні GaAs також широко використовується в оптоелектронних пристроях. Наприклад, матеріали GaAs широко використовуються у виробництві світлодіодів і лазерів. Крім того, завдяки високій рухливості електронів GaAs він добре працює в радіочастотних підсилювачах, мікрохвильових пристроях і обладнанні супутникового зв’язку.

Підкладка з карбіду кремнію (SiC).

· Теплопровідність і високі енергетичні властивості SiC:

Карбід кремнію є широкозонним напівпровідником з чудовою теплопровідністю та сильним електричним полем пробою. Ці властивості роблять SiC дуже придатним для застосування при високій потужності та високих температурах. Пристрої з SiC можуть стабільно працювати при напрузі і температурі, в кілька разів вищих, ніж кремнієві.

· Переваги SiC в пристроях силової електроніки:

Підкладки SiC демонструють значні переваги в силових електронних пристроях, такі як менші втрати при перемиканні та більш високий ККД. Це робить SiC дедалі популярнішим у системах перетворення високої потужності, таких як електромобілі, вітрові та сонячні інвертори. Крім того, SiC широко використовується в аерокосмічному та промисловому контролі завдяки своїй стійкості до високих температур.

Підкладка з нітриду галію (GaN).

· Висока рухливість електронів і оптичні властивості GaN:

Нітрид галію є ще одним широкозонним напівпровідником з надзвичайно високою рухливістю електронів і сильними оптичними властивостями. Висока рухливість електронів GaN робить його дуже ефективним у застосуваннях із високою частотою та високою потужністю. У той же час GaN може випромінювати світло від ультрафіолетового до видимого діапазону, що підходить для різноманітних оптоелектронних пристроїв.

· Застосування GaN в силових та оптоелектронних приладах:

У галузі силової електроніки пристрої на основі GaN виділяються в імпульсних джерелах живлення та радіочастотних підсилювачах завдяки їх сильному електричному полю пробою та низькому опору увімкнення. У той же час GaN також відіграє важливу роль в оптоелектронних пристроях, особливо у виробництві світлодіодів і лазерних діодів, сприяючи розвитку технологій освітлення та відображення.

· Потенціал нових матеріалів у напівпровідниках:

З розвитком науки й техніки нові напівпровідникові матеріали, такі як оксид галію (Ga2O3) і алмаз, продемонстрували великий потенціал. Оксид галію має надшироку заборонену зону (4,9 еВ) і дуже підходить для потужних електронних пристроїв, у той час як алмаз вважається ідеальним матеріалом для наступного покоління високопотужних і високочастотних застосувань завдяки своїм відмінним тепловим характеристикам. провідність і надзвичайно висока рухливість носіїв. Очікується, що ці нові матеріали відіграватимуть важливу роль у майбутніх електронних та оптоелектронних пристроях.

03. Процес виготовлення вафель

3.1 Технологія вирощування підкладкових пластин

3.1.1 Метод Чохральського (метод CZ)

Метод Чохральського є найбільш часто використовуваним методом виготовлення монокристалічних кремнієвих пластин. Це робиться шляхом занурення затравкового кристала в розплавлений кремній, а потім повільного витягування його, щоб розплавлений кремній кристалізувався на затравковому кристалі та виростав у єдиний кристал. Цей метод може виробляти великорозмірний високоякісний монокристалічний кремній, який дуже підходить для виробництва великомасштабних інтегральних схем.

3.1.2 Метод Бріджмена

Метод Бріджмена зазвичай використовується для вирощування складних напівпровідників, таких як арсенід галію. У цьому методі сировину нагрівають до розплавленого стану в тиглі, а потім повільно охолоджують, утворюючи монокристал. Метод Бріджмена може контролювати швидкість росту та напрямок кристала та підходить для виробництва складних складних напівпровідників.

3.1.3 Молекулярно-променева епітаксія (MBE)

Молекулярно-променева епітаксія — це технологія, яка використовується для вирощування надтонких напівпровідникових шарів на підкладках. Він утворює високоякісні кристалічні шари, точно контролюючи молекулярні пучки різних елементів у середовищі надвисокого вакууму та наносячи їх шар за шаром на підкладку. Технологія MBE особливо підходить для виготовлення високоточних квантових точок і надтонких гетеропереходів.

3.1.4 Хімічне осадження з парової фази (CVD)

Хімічне осадження з парової фази — це технологія осадження тонкої плівки, яка широко використовується у виробництві напівпровідників та інших високоефективних матеріалів. CVD розкладає газоподібні прекурсори та осідає їх на поверхні підкладки, утворюючи тверду плівку. Технологія CVD може створювати плівки з чітко контрольованою товщиною та складом, що дуже підходить для виготовлення складних пристроїв.

3.2 Різання та полірування вафель

3.2.1 Технологія різання кремнієвих пластин

Після завершення росту кристала великий кристал буде нарізано тонкими скибочками, щоб стати пластинами. Для різання кремнієвих пластин зазвичай використовуються алмазні пилки або технологія дротяної пилки, щоб забезпечити точність різання та зменшити втрати матеріалу. Процес різання потрібно точно контролювати, щоб гарантувати, що товщина та площинність поверхні пластини відповідають вимогам.

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

VeTek Semiconductor є професійним китайським виробником4° від осі SiC пластини p-типу, Підкладка SiC типу 4H N, і4H напівізоляційна підкладка SiC.  VeTek Semiconductor прагне надавати передові рішення для різнихSiC пластинапродукція для напівпровідникової промисловості. 

Якщо вам цікавоНапівпровідникова підкладкаs, зв’яжіться з нами напряму.

Моб.: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

Електронна адреса: anny@veteksemi.com