Plachetă cu substrat semiconductor: proprietățile materialelor siliciului, GaAs, SiC și GaN

01. Bazeleplacă de substrat semiconductor

1.1 Definirea substratului semiconductor

Substratul semiconductor se referă la materialul de bază utilizat în fabricarea dispozitivelor semiconductoare, de obicei materiale monocristaline sau policristaline realizate prin tehnologia de creștere a cristalului și înalt purificată. Placile de substrat sunt de obicei structuri subțiri și solide, pe care sunt fabricate diferite dispozitive și circuite semiconductoare. Puritatea și calitatea substratului afectează direct performanța și fiabilitatea dispozitivului semiconductor final.

1.2 Rolul și domeniul de aplicare al plăcilor de substrat

Placile de substrat joacă un rol vital în procesul de fabricație a semiconductorilor. Ca bază a dispozitivelor și circuitelor, plăcile de substrat nu numai că susțin structura întregului dispozitiv, ci oferă și suportul necesar în aspectele electrice, termice și mecanice. Principalele sale funcții includ:

Suport mecanic: Asigurați o fundație structurală stabilă pentru a sprijini etapele ulterioare de fabricație.

Management termic: Ajută la disiparea căldurii pentru a preveni supraîncălzirea să afecteze performanța dispozitivului.

Caracteristici electrice: Afectează proprietățile electrice ale dispozitivului, cum ar fi conductivitatea, mobilitatea purtătorului etc.

În ceea ce privește domeniile de aplicare, plachetele de substrat sunt utilizate pe scară largă în:

Dispozitive microelectronice: cum ar fi circuite integrate (CI), microprocesoare etc.

Dispozitive optoelectronice: cum ar fi LED-uri, lasere, fotodetectoare etc.

Dispozitive electronice de înaltă frecvență: cum ar fi amplificatoare RF, dispozitive cu microunde etc.

Alimentați dispozitivele electronice: cum ar fi convertoare de putere, invertoare etc.

02. Materiale semiconductoare și proprietățile lor

substrat de siliciu (Si).

· Diferența dintre siliciul monocristalin și siliciul policristalin:

Siliciul este cel mai frecvent utilizat material semiconductor, în principal sub formă de siliciu monocristalin și siliciu policristalin. Siliciul monocristal este compus dintr-o structură cristalină continuă, cu puritate ridicată și caracteristici fără defecte, care este foarte potrivită pentru dispozitivele electronice de înaltă performanță. Siliciul policristalin este compus din mai multe granule și există granițe între granule. Deși costul de producție este scăzut, performanța electrică este slabă, așa că este de obicei utilizat în unele scenarii de aplicații cu performanță scăzută sau la scară largă, cum ar fi celulele solare.

·Proprietățile electronice și avantajele substratului de siliciu:

Substratul de siliciu are proprietăți electronice bune, cum ar fi mobilitatea ridicată a purtătorului și decalajul energetic moderat (1,1 eV), ceea ce face din siliciu un material ideal pentru fabricarea majorității dispozitivelor semiconductoare.

În plus, substraturile de siliciu au următoarele avantaje:

Puritate ridicată: Prin tehnici avansate de purificare și creștere, se poate obține siliciu monocristal de foarte mare puritate.

Eficiența costurilor: În comparație cu alte materiale semiconductoare, siliciul are un cost scăzut și un proces de fabricație matur.

Formarea de oxid: Siliciul poate forma în mod natural un strat de dioxid de siliciu (SiO2), care poate servi ca un bun strat izolator în fabricarea dispozitivelor.

Substrat de arseniură de galiu (GaAs).

· Caracteristicile de înaltă frecvență ale GaAs:

Arsenaniura de galiu este un semiconductor compus care este deosebit de potrivit pentru dispozitivele electronice de înaltă frecvență și viteză mare datorită mobilității ridicate a electronilor și a benzii interzise largi. Dispozitivele GaAs pot funcționa la frecvențe mai mari, cu o eficiență mai mare și niveluri de zgomot mai mici. Acest lucru face ca GaAs un material important în aplicațiile cu microunde și unde milimetrice.

· Aplicarea GaAs în optoelectronică și dispozitive electronice de înaltă frecvență:

Datorită bandgap-ului său direct, GaAs este, de asemenea, utilizat pe scară largă în dispozitivele optoelectronice. De exemplu, materialele GaAs sunt utilizate pe scară largă la fabricarea de LED-uri și lasere. În plus, mobilitatea mare a electronilor GaAs îl face să funcționeze bine în amplificatoare RF, dispozitive cu microunde și echipamente de comunicații prin satelit.

Substrat de carbură de siliciu (SiC).

· Conductivitatea termică și proprietățile de mare putere ale SiC:

Carbura de siliciu este un semiconductor cu bandgap largă, cu o conductivitate termică excelentă și un câmp electric de defalcare mare. Aceste proprietăți fac SiC foarte potrivit pentru aplicații cu putere mare și temperaturi ridicate. Dispozitivele SiC pot funcționa stabil la tensiuni și temperaturi de câteva ori mai mari decât dispozitivele cu siliciu.

· Avantajele SiC în dispozitivele electronice de putere:

Substraturile SiC prezintă avantaje semnificative în dispozitivele electronice de putere, cum ar fi pierderi mai mici de comutare și eficiență mai mare. Acest lucru face SiC din ce în ce mai popular în aplicațiile de conversie a puterii mari, cum ar fi vehiculele electrice, invertoarele eoliene și solare. În plus, SiC este utilizat pe scară largă în controlul aerospațial și industrial datorită rezistenței sale la temperaturi ridicate.

Substrat cu nitrură de galiu (GaN).

· Mobilitate mare a electronilor și proprietăți optice ale GaN:

Nitrura de galiu este un alt semiconductor cu bandgap largă, cu mobilitate extrem de mare a electronilor și proprietăți optice puternice. Mobilitatea ridicată a electronilor GaN îl face foarte eficient în aplicații de înaltă frecvență și putere mare. În același timp, GaN poate emite lumină în intervalul ultraviolet până la vizibil, potrivit pentru o varietate de dispozitive optoelectronice.

· Aplicarea GaN în dispozitive de putere și optoelectronice:

În domeniul electronicii de putere, dispozitivele GaN excelează în comutarea surselor de alimentare și a amplificatoarelor RF datorită câmpului lor electric de defalcare mare și rezistenței scăzute la pornire. În același timp, GaN joacă un rol important și în dispozitivele optoelectronice, în special în fabricarea de LED-uri și diode laser, promovând avansarea tehnologiilor de iluminat și afișare.

· Potențialul materialelor emergente în semiconductori:

Odată cu dezvoltarea științei și tehnologiei, materialele semiconductoare emergente, cum ar fi oxidul de galiu (Ga2O3) și diamantul, au demonstrat un mare potențial. Oxidul de galiu are o bandgap ultra-largă (4,9 eV) și este foarte potrivit pentru dispozitivele electronice de mare putere, în timp ce diamantul este considerat a fi un material ideal pentru următoarea generație de aplicații de mare putere și de înaltă frecvență, datorită excelentului său termic. conductivitate și mobilitate extrem de ridicată a purtătorului. Se preconizează că aceste noi materiale vor juca un rol important în viitoarele dispozitive electronice și optoelectronice.

03. Procesul de fabricare a napolitanelor

3.1 Tehnologia de creștere a vaferelor de substrat

3.1.1 Metoda Czochralski (metoda CZ)

Metoda Czochralski este cea mai utilizată metodă pentru fabricarea plachetelor de siliciu monocristal. Se realizează prin scufundarea unui cristal de sămânță în siliciu topit și apoi trăgându-l încet, astfel încât siliciul topit să cristalizeze pe cristalul sămânță și să crească într-un singur cristal. Această metodă poate produce siliciu monocristal de dimensiuni mari, de înaltă calitate, care este foarte potrivit pentru fabricarea de circuite integrate la scară largă.

3.1.2 Metoda Bridgman

Metoda Bridgman este folosită în mod obișnuit pentru a crește semiconductori compuși, cum ar fi arseniura de galiu. În această metodă, materiile prime sunt încălzite până la o stare topită într-un creuzet și apoi răcite lent pentru a forma un singur cristal. Metoda Bridgman poate controla viteza și direcția de creștere a cristalului și este potrivită pentru producerea de semiconductori compuși complecși.

3.1.3 Epitaxia fasciculului molecular (MBE)

Epitaxia fasciculului molecular este o tehnologie folosită pentru a crește straturi semiconductoare ultra-subțiri pe substraturi. Formează straturi de cristal de înaltă calitate controlând cu precizie fasciculele moleculare ale diferitelor elemente într-un mediu de vid ultra-înalt și depunându-le strat cu strat pe substrat. Tehnologia MBE este deosebit de potrivită pentru fabricarea de puncte cuantice de înaltă precizie și structuri de heterojuncție ultra-subțiri.

3.1.4 Depunerea chimică în vapori (CVD)

Depunerea chimică în vapori este o tehnologie de depunere în peliculă subțire utilizată pe scară largă în fabricarea semiconductorilor și a altor materiale de înaltă performanță. CVD descompune precursorii gazoși și îi depune pe suprafața substratului pentru a forma o peliculă solidă. Tehnologia CVD poate produce filme cu grosime și compoziție foarte controlate, ceea ce este foarte potrivit pentru fabricarea dispozitivelor complexe.

3.2 Tăierea și lustruirea napolitanelor

3.2.1 Tehnologia de tăiere a plachetelor de siliciu

După ce creșterea cristalului este finalizată, cristalul mare va fi tăiat în felii subțiri pentru a deveni napolitane. Tăierea plachetelor de siliciu utilizează de obicei pânze de ferăstrău diamantat sau tehnologie de ferăstrău cu sârmă pentru a asigura precizia de tăiere și pentru a reduce pierderile de material. Procesul de tăiere trebuie controlat cu precizie pentru a se asigura că grosimea și planeitatea suprafeței plachetei îndeplinesc cerințele.

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

VeTek Semiconductor este un producător chinez profesionist dePlachetă SiC de tip p la 4° în afara axei, Substrat SiC tip 4H N, și4H Semi izolant tip SiC Substrat.  VeTek Semiconductor se angajează să ofere soluții avansate pentru diverseNapolitană SiCproduse pentru industria semiconductoarelor. 

Daca esti interesatPlachetă cu substrat semiconductors, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați direct.

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E-mail: anny@veteksemi.com