Yarı iletken substrat plakası: Silikon, GaAs, SiC ve GaN'nin malzeme özellikleri

01. Temelleriyarı iletken substrat gofreti

1.1 Yarı iletken substratın tanımı

Yarı iletken substrat, yarı iletken cihazların imalatında kullanılan temel malzemeyi, genellikle yüksek oranda saflaştırılmış ve kristal büyütme teknolojisiyle yapılan tek kristalli veya çok kristalli malzemeleri ifade eder. Substrat levhaları genellikle üzerinde çeşitli yarı iletken cihazların ve devrelerin üretildiği ince ve katı tabaka yapılarıdır. Substratın saflığı ve kalitesi, nihai yarı iletken cihazın performansını ve güvenilirliğini doğrudan etkiler.

1.2 Substrat levhaların rolü ve uygulama alanı

Substrat levhaları yarı iletken üretim sürecinde hayati bir rol oynar. Cihazların ve devrelerin temeli olan alt tabaka levhaları yalnızca tüm cihazın yapısını desteklemekle kalmaz, aynı zamanda elektriksel, termal ve mekanik açıdan gerekli desteği de sağlar. Ana işlevleri şunları içerir:

Mekanik destek: Sonraki üretim adımlarını desteklemek için sağlam bir yapısal temel sağlayın.

Termal yönetim: Aşırı ısınmanın cihaz performansını etkilemesini önlemek için ısının dağıtılmasına yardımcı olun.

Elektriksel özellikler: İletkenlik, taşıyıcı hareketliliği vb. gibi cihazın elektriksel özelliklerini etkiler.

Uygulama alanları açısından, substrat levhaları aşağıdaki alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır:

Mikroelektronik cihazlar: entegre devreler (IC'ler), mikroişlemciler vb. gibi.

Optoelektronik cihazlar: LED'ler, lazerler, fotodedektörler vb.

Yüksek frekanslı elektronik cihazlar: RF amplifikatörleri, mikrodalga cihazları vb.

Güç elektroniği cihazları: Güç dönüştürücüler, invertörler vb. gibi.

02. Yarı iletken malzemeler ve özellikleri

Silikon (Si) substrat

· Tek kristalli silikon ile çok kristalli silikon arasındaki fark:

Silikon, esas olarak tek kristalli silikon ve polikristalin silikon formunda en yaygın kullanılan yarı iletken malzemedir. Tek kristal silikon, yüksek performanslı elektronik cihazlar için çok uygun olan, yüksek saflıkta ve hatasız özelliklere sahip, sürekli kristal yapıdan oluşur. Polikristalin silikon birden fazla taneden oluşur ve taneler arasında tane sınırları vardır. Üretim maliyeti düşük olmasına rağmen elektrik performansı zayıf olduğundan genellikle güneş pilleri gibi bazı düşük performanslı veya büyük ölçekli uygulama senaryolarında kullanılır.

·Silikon substratın elektronik özellikleri ve avantajları:

Silikon substrat, yüksek taşıyıcı hareketliliği ve orta düzeyde enerji aralığı (1,1 eV) gibi iyi elektronik özelliklere sahiptir ve bu da silikonu çoğu yarı iletken cihazın üretimi için ideal bir malzeme haline getirir.

Ayrıca silikon substratlar aşağıdaki avantajlara sahiptir:

Yüksek saflık: İleri saflaştırma ve büyütme teknikleri sayesinde çok yüksek saflıkta tek kristal silikon elde edilebilir.

Maliyet etkinliği: Diğer yarı iletken malzemelerle karşılaştırıldığında silikonun maliyeti düşüktür ve olgun bir üretim sürecine sahiptir.

Oksit oluşumu: Silikon doğal olarak cihaz imalatında iyi bir yalıtım katmanı görevi görebilecek bir silikon dioksit (SiO2) katmanı oluşturabilir.

Galyum arsenit (GaAs) substratı

· GaAs'ın yüksek frekans özellikleri:

Galyum arsenit, yüksek elektron hareketliliği ve geniş bant aralığı nedeniyle özellikle yüksek frekanslı ve yüksek hızlı elektronik cihazlar için uygun olan bir bileşik yarı iletkendir. GaAs cihazları daha yüksek frekanslarda, daha yüksek verimlilik ve daha düşük gürültü seviyeleriyle çalışabilir. Bu, GaAs'ı mikrodalga ve milimetre dalga uygulamalarında önemli bir malzeme haline getirir.

· GaAs'ın optoelektronik ve yüksek frekanslı elektronik cihazlarda uygulanması:

Doğrudan bant aralığı nedeniyle GaAs, optoelektronik cihazlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin GaAs malzemeleri LED'lerin ve lazerlerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca GaAs'ın yüksek elektron hareketliliği, RF amplifikatörlerinde, mikrodalga cihazlarında ve uydu iletişim ekipmanlarında iyi performans göstermesini sağlar.

Silisyum Karbür (SiC) Substrat

· SiC'nin termal iletkenliği ve yüksek güç özellikleri:

Silisyum karbür, mükemmel termal iletkenliğe ve yüksek arızalı elektrik alanına sahip geniş bant aralıklı bir yarı iletkendir. Bu özellikler SiC'yi yüksek güç ve yüksek sıcaklık uygulamaları için çok uygun hale getirir. SiC cihazları, silikon cihazlara göre birkaç kat daha yüksek voltaj ve sıcaklıklarda stabil olarak çalışabilir.

· Güç elektroniği cihazlarında SiC'nin avantajları:

SiC substratları, güç elektroniği cihazlarında daha düşük anahtarlama kayıpları ve daha yüksek verimlilik gibi önemli avantajlar gösterir. Bu, SiC'yi elektrikli araçlar, rüzgar ve güneş enerjisi invertörleri gibi yüksek güç dönüştürme uygulamalarında giderek daha popüler hale getiriyor. Ayrıca SiC, yüksek sıcaklık direncinden dolayı havacılık ve endüstriyel kontrolde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Galyum Nitrür (GaN) Substrat

· GaN'nin yüksek elektron hareketliliği ve optik özellikleri:

Galyum nitrür, son derece yüksek elektron hareketliliğine ve güçlü optik özelliklere sahip başka bir geniş bant aralıklı yarı iletkendir. GaN'ın yüksek elektron hareketliliği onu yüksek frekans ve yüksek güç uygulamalarında oldukça verimli kılar. Aynı zamanda GaN, çeşitli optoelektronik cihazlar için uygun olan ultraviyole ila görünür aralıkta ışık yayabilir.

· GaN'nin güç ve optoelektronik cihazlarda uygulanması:

Güç elektroniği alanında, GaN cihazları, yüksek arızalı elektrik alanı ve düşük dirençleri nedeniyle güç kaynaklarının ve RF amplifikatörlerinin anahtarlanmasında üstündür. GaN aynı zamanda optoelektronik cihazlarda, özellikle LED'lerin ve lazer diyotların üretiminde de önemli bir rol oynayarak aydınlatma ve görüntüleme teknolojilerinin ilerlemesini teşvik ediyor.

· Yarı iletkenlerde ortaya çıkan malzemelerin potansiyeli:

Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte galyum oksit (Ga2O3) ve elmas gibi ortaya çıkan yarı iletken malzemeler büyük potansiyel göstermiştir. Galyum oksit ultra geniş bir bant aralığına (4,9 eV) sahiptir ve yüksek güçlü elektronik cihazlar için çok uygundur; elmas ise mükemmel termal özelliği nedeniyle yeni nesil yüksek güç ve yüksek frekans uygulamaları için ideal bir malzeme olarak kabul edilir. iletkenlik ve son derece yüksek taşıyıcı hareketliliği. Bu yeni malzemelerin gelecekteki elektronik ve optoelektronik cihazlarda önemli bir rol oynaması bekleniyor.

03. Gofret üretim süreci

3.1 Substrat levhalarının büyüme teknolojisi

3.1.1 Czochralski yöntemi (CZ yöntemi)

Czochralski yöntemi, tek kristalli silikon levhaların üretiminde en yaygın kullanılan yöntemdir. Bu, bir tohum kristalinin erimiş silikonun içine daldırılması ve ardından yavaşça dışarı çekilmesiyle yapılır, böylece erimiş silikon, tohum kristali üzerinde kristalleşip tek bir kristale dönüşür. Bu yöntem, büyük ölçekli entegre devrelerin üretimi için çok uygun olan büyük boyutlu, yüksek kaliteli tek kristalli silikon üretebilir.

3.1.2 Bridgman yöntemi

Bridgman yöntemi yaygın olarak galyum arsenit gibi bileşik yarı iletkenleri büyütmek için kullanılır. Bu yöntemde ham maddeler bir potada eriyik hale gelinceye kadar ısıtılır ve daha sonra tek bir kristal oluşturacak şekilde yavaşça soğutulur. Bridgman yöntemi kristalin büyüme hızını ve yönünü kontrol edebilir ve karmaşık bileşik yarı iletkenlerin üretimi için uygundur.

3.1.3 Moleküler ışın epitaksisi (MBE)

Moleküler ışın epitaksisi, substratlar üzerinde ultra ince yarı iletken katmanlar büyütmek için kullanılan bir teknolojidir. Ultra yüksek vakum ortamında farklı elementlerin moleküler ışınlarını hassas bir şekilde kontrol ederek ve bunları alt katmana katman katman biriktirerek yüksek kaliteli kristal katmanlar oluşturur. MBE teknolojisi özellikle yüksek hassasiyetli kuantum noktalarının ve ultra ince heteroeklem yapılarının üretimi için uygundur.

3.1.4 Kimyasal buhar biriktirme (CVD)

Kimyasal buhar biriktirme, yarı iletkenlerin ve diğer yüksek performanslı malzemelerin üretiminde yaygın olarak kullanılan bir ince film biriktirme teknolojisidir. CVD, gaz halindeki öncülleri ayrıştırır ve bunları katı bir film oluşturmak üzere altlık yüzeyinde biriktirir. CVD teknolojisi, karmaşık cihazların üretimi için çok uygun olan, oldukça kontrollü kalınlık ve bileşime sahip filmler üretebilir.

3.2 Gofret kesme ve cilalama

3.2.1 Silikon levha kesme teknolojisi

Kristal büyümesi tamamlandıktan sonra, büyük kristal ince dilimler halinde kesilerek gofret haline getirilecektir. Silikon levha kesiminde, kesme doğruluğunu sağlamak ve malzeme kaybını azaltmak için genellikle elmas testere bıçakları veya tel testere teknolojisi kullanılır. Gofretin kalınlığının ve yüzey düzlüğünün gereksinimleri karşıladığından emin olmak için kesme işleminin hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.

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

VeTek Semiconductor profesyonel bir Çinli üreticidir.4° eksen dışı p-tipi SiC Gofret, 4H N tipi SiC Substrat, Ve4H Yarı Yalıtım tipi SiC Substrat.  VeTek Semiconductor, çeşitli uygulamalar için gelişmiş çözümler sunmaya kendini adamıştır.SiC Gofretyarı iletken endüstrisine yönelik ürünler. 

Eğer ilgileniyorsanızYarı iletken substrat gofretis, lütfen doğrudan bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.

Mobil: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E-posta: anny@veteksemi.com