Ihe Ndị Dị Mkpa Maka Mmepụta Semiconductor: Ụdị Wafer Substrates

Ihe ndị dị na Wafer dị ka ihe dị mkpa na ngwaọrụ Semiconductor

Ihe ndị e ji amị wafer mee bụ ihe ndị na-ebu ngwaọrụ semiconductor, ihe ndị e ji amị wafer mee na-ekpebikwa arụmọrụ ngwaọrụ, ọnụ ahịa ya, na ebe e ji amị wafer. N'okpuru ebe a bụ ụdị ihe ndị e ji amị wafer mee, tinyere uru na ọghọm ya:

1.Silikọn (Si)

• Ahịa nkekọrịta:Ọ na-anọchite anya ihe karịrị 95% nke ahịa semiconductor zuru ụwa ọnụ.

• Uru:

  • Ọnụ ala:Ọtụtụ ihe eji emepụta ihe (silicon dioxide), usoro mmepụta ihe tozuru okè, na akụnụba siri ike nke ukwuu.

  • Ndakọrịta usoro dị elu:Teknụzụ CMOS tozuru oke, na-akwado oghere ndị dị elu (dịka ọmụmaatụ, 3nm).

  • Njirimara kristal dị mma:Enwere ike ịkụ obere wafer buru ibu (karịsịa nke dị sentimita iri na abụọ, nke dị sentimita iri na asatọ n'okpuru mmepe) nke nwere obere njupụta ntụpọ.

  • Njirimara igwe kwụsiri ike:Ọ dị mfe ịkpụ, ịkpụcha, na ijikwa.

• Ihe ọghọm:

  • Oghere band dị warara (1.12 eV):Ọkụ dị elu na-agbapụta n'ọkụ n'oge okpomọkụ dị elu, na-egbochi arụmọrụ nke ngwaọrụ ike.

  • Oghere na-apụtaghị ìhè:Ọ naghị arụ ọrụ nke ọma maka mwepụta ọkụ, ọ dịghịkwa mma maka ngwaọrụ optoelectronic dịka LED na laser.

  • Ngagharị elektrọn nwere oke:Arụmọrụ dị elu nke dị ala ma e jiri ya tụnyere semiconductors compound.
    

2.Gallium Arsenide (GaAs)

• Ngwa:Ngwaọrụ RF dị elu (5G/6G), ngwaọrụ optoelectronic (lasa, mkpụrụ ndụ anyanwụ).

• Uru:

  • Njem elektrọn dị elu (nke silicon 5–6×):Dabara adaba maka ngwa dị elu, nke na-agba ọsọ ọsọ dị elu dịka nkwukọrịta-millimita-wave.

  • Oghere band kpọmkwem (1.42 eV):Mgbanwe fotoelectric dị elu, ntọala nke laser infrared na LEDs.

  • Oke okpomọkụ na iguzogide radieshon:Dabara adaba maka gburugburu ebe obibi dị elu na gburugburu ebe siri ike.

• Ihe ọghọm:

  • Ọnụ ego dị elu:Ihe dị ụkọ, uto kristal siri ike (ọ na-adịkarị mfe ịgbawa), obere nha wafer (karịsịa sentimita 6).

  • Ndị na-eme ihe na-adịghị mma:Ọ na-enwe ike ịgbaji, nke na-eme ka ọ ghara ịmịpụta nke ọma.

  • Nsí:Arsenic chọrọ njikwa siri ike na njikwa gburugburu ebe obibi.

3. Silicon Carbide (SiC)

• Ngwa:Ngwaọrụ ike dị elu na nke dị elu (inverters EV, ọdụ chaja), ikuku.

• Uru:

  • Oghere band sara mbara (3.26 eV):Ike mgbawa dị elu (10 × nke silicon), oke okpomọkụ (okpomọkụ ọrụ> 200 °C).

  • Oke ike okpomọkụ (≈3× silicon):Ọkụ dị mma nke ukwuu, nke na-eme ka ike sistemụ dị elu.

  • Mfu mgbanwe dị ala:Na-eme ka arụmọrụ mgbanwe ike ka mma.

• Ihe ọghọm:

  • Nkwadebe substrate siri ike:Mmụba kristal nwayọ nwayọ (> izu 1), njikwa ntụpọ siri ike (micropips, mwepụ), oke ọnụ ahịa (silikon 5–10×).

  • Nha obere wafer:Ọ bụkarị sentimita 4–6; sentimita 8 ka na-emepe emepe.

  • O siri ike ịhazi:Ọ siri ike nke ukwuu (Mohs 9.5), nke na-eme ka ịkpụ na ịchacha ihe na-ewe oge.

4. Gallium Nitride (GaN)

• Ngwa:Ngwaọrụ ike dị elu (ịchaji ngwa ngwa, ọdụ ntọala 5G), LED/laza anụnụ anụnụ.

• Uru:

  • Njem elektrọn dị elu nke ukwuu + oghere bandwap obosara (3.4 eV):Na-ejikọta ugboro ugboro dị elu (>100 GHz) na arụmọrụ dị elu nke voltaji.

  • Obere iguzogide:Na-ebelata mfu ike ngwaọrụ.

  • Njikọ Heteroepitaxy:A na-akụkarị ya na silicon, sapphire, ma ọ bụ SiC substrates, na-ebelata ọnụ ahịa.

• Ihe ọghọm:

  • O siri ike itolite otu kristal buru ibu:Heteroepitaxy bụ ihe a na-ahụkarị, mana enweghị nhazi lattice na-eweta ntụpọ.

  • Ọnụ ego dị elu:Mkpụrụ osisi GaN nke ndị obodo dị oke ọnụ (wafer nke dị sentimita abụọ nwere ike ịdị ọtụtụ puku USD).

  • Ihe ịma aka ntụkwasị obi:Ihe ndị dị ka ọdịda ugbu a chọrọ nhazi.

5. Indium Phosphide (InP)

• Ngwa:Nkwukọrịta ngwa anya dị elu (laser, photodetectors), ngwaọrụ terahertz.

• Uru:

  • Njem elektrọn dị oke elu:Na-akwado ọrụ >100 GHz, na-arụ ọrụ karịa GaAs.

  • Mgbada band kpọmkwem na nhagharị ogologo ebili mmiri:Isi ihe maka nkwukọrịta eriri optical nke 1.3–1.55 μm.

• Ihe ọghọm:

  • Ọ na-agbawa agbawa ma dị oke ọnụ:Ọnụ ego ihe e ji mee ihe karịrị 100× silicon, obere nha wafer (4–6 inch).

6. Safaịre ​​(Al₂O₃)

• Ngwa:Ọkụ LED (GaN epitaxial substrate), iko mkpuchi eletrọniki ndị ahịa.

• Uru:

  • Ọnụ ala:Ọ dị ọnụ ala karịa SiC/GaN substrates.

  • Ezigbo nkwụsi ike kemịkalụ:Ọ naghị eguzogide ire ere, ọ naghịkwa ekpuchi ihe nke ọma.

  • Nghọta:Dabara adaba maka nhazi LED kwụ ọtọ.

• Ihe ọghọm:

  • Ndakọrịta oke nke lattice na GaN (>13%):Na-akpata nnukwu njupụta ntụpọ, nke chọrọ akwa nchekwa.

  • Ọkwa okpomọkụ na-adịghị mma (~ 1/20 nke silicon):Na-ebelata arụmọrụ nke LED ndị nwere ike dị elu.

7. Ihe ndị e ji seramiiki mee (AlN, BeO, wdg)

• Ngwa:Ihe mgbasa ọkụ maka modulu ike dị elu.

• Uru:

  • Mkpuchi + oke okpomọkụ na-agbanwe agbanwe (AlN: 170–230 W/m·K):Dabara adaba maka nkwakọ ngwaahịa dị elu.

• Ihe ọghọm:

  • Kristal na-abụghị otu:Enweghị ike ịkwado uto ngwaọrụ ozugbo, ejiri ya naanị dị ka ihe ndị e ji echekwa ihe.

8. Ihe ndị pụrụ iche

• SOI (Silikọn na ihe mkpuchi):

  • Nhazi:Sanwichi silikọn/SiO₂/silikọn.

  • Uru:Na-ebelata ikike parasitic, ike radieshon, na mgbochi ntapu mmiri (eji na RF, MEMS).

  • Ihe ọghọm:Ọnụ ahịa dị 30–50% karịa silicon buru ibu.

• Quartz (SiO₂):A na-eji ya eme ihe na fotomask na MEMS; ọ na-eguzogide okpomọkụ dị elu mana ọ na-agbawa agbawa nke ukwuu.

• Dayamọnd:Ihe kachasị elu nke na-eme ka okpomọkụ na-agbanwe agbanwe (>2000 W/m·K), n'okpuru nyocha na nhazi maka oke okpomọkụ.

Tebụl Nchịkọta Ntụnyere

Isi ihe dị mkpa maka nhọrọ nke ihe ndị dị n'ime ala

• Ihe achọrọ maka arụmọrụ:GaAs/InP maka ugboro ugboro dị elu; SiC maka voltaji dị elu, okpomọkụ dị elu; GaAs/InP/GaN maka optoelectronics.

• Mmachi ọnụ ahịa:Ngwa eletrọniki ndị ahịa na-ahọrọ silicon; ubi ndị dị elu nwere ike ịkwado ụgwọ SiC/GaN.

• Mgbagwoju anya nke njikọta:Silicon ka bụ ihe a na-apụghị ịgbanwe agbanwe maka ndakọrịta CMOS.

• Njikwa okpomọkụ:Ngwa ndị nwere ike dị elu na-ahọrọ SiC ma ọ bụ GaN nke dabere na diamond.

• Oge ntozu nke usoro ọkọnọ:Si > Sapphire > GaAs > SiC > GaN > InP.

Usoro Ọdịnihu n'Ọdịnihu

Njikọta dị iche iche (dịka ọmụmaatụ, GaN-on-Si, GaN-on-SiC) ga-ahazi arụmọrụ na ọnụ ahịa, na-akwalite ọganihu na 5G, ụgbọ ala eletrik, na kọmputa quantum.