Ihe ndị dị mkpa maka mmepụta Semiconductor: Ụdị ihe ndị na-emepụta wafer

Ngwa wafer dị ka ihe ndị dị mkpa na ngwaọrụ Semiconductor

Ngwakọta wafer bụ ndị na-ebu ngwaọrụ semiconductor, yana ihe onwunwe ha na-ekpebi arụmọrụ ngwaọrụ, ọnụ ahịa na mpaghara ngwa ozugbo. N'okpuru bụ ụdị isi nke substrates wafer yana uru na ọghọm ha:

1.Silikon (Si)

• Oke ahịa:Akaụntụ maka ihe karịrị 95% nke ahịa semiconductor zuru ụwa ọnụ.

• Uru:

  • Ọnụ ala:Akụrụngwa bara ụba (silicon dioxide), usoro nrụpụta tozuru oke, yana akụ na ụba siri ike nke ọnụ ọgụgụ.

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

  • Ogo kristal mara mma:Enwere ike itolite wafers nnukwu dayameta (karịsịa 12-inch, 18-inch n'okpuru mmepe) nwere njupụta ntụpọ dị ala.

  • Njirimara igwe kwụsiri ike:Ọ dị mfe ịkpụ, ihicha na aka.

• Ihe ọghọm:

  • Ihe mgbochi dị warara (1.12 eV):Nnukwu ntapu ugbu a na oke okpomọkụ, na-amachi arụmọrụ ngwaọrụ ike.

  • Bandgap na-apụtaghị ìhè:Nrụpụta ọkụ dị oke ala, adịghị mma maka ngwaọrụ optoelectronic dị ka LEDs na lasers.

  • Mkpagharị eletrọn nwere oke:Arụmọrụ dị elu dị ala dị ala ma e jiri ya tụnyere semiconductor compound.
    

2.Gallium Arsenide (GaAs)

• Ngwa:Ngwaọrụ RF dị elu (5G/6G), ngwaọrụ optoelectronic (laser, sel anyanwụ).

• Uru:

  • Mkpagharị eletrọn dị elu (5-6 × nke silicon):Kwesịrị ekwesị maka ngwa ngwa dị elu, dị elu dị ka nkwurịta okwu millimita.

  • Bandgap ozugbo (1.42 eV):Ntughari fotoelectric dị elu, ntọala nke laser infrared na LEDs.

  • Okpomọkụ dị elu na nguzogide radieshon:Kwesịrị ekwesị maka ikuku ikuku na gburugburu ebe siri ike.

• Ihe ọghọm:

  • Ọnụ ego dị elu:Ihe dị ụkọ, uto kristal siri ike (na-enwekarị nkwụsị), nha wafer nwere oke (karịsịa 6-inch).

  • Mechanics brittle:Na-agbaji agbaji, na-ebute mkpụrụ nhazi dị ala.

  • Nsi:Arsenic chọrọ njikwa siri ike yana njikwa gburugburu ebe obibi.

3. Silicon Carbide (SiC)

• Ngwa:Igwe ọkụ dị elu na nnukwu voltaji (EV inverters, ọdụ ụgbọ mmiri), ikuku ikuku.

• Uru:

  • Ogologo eriri ogologo (3.26 eV):Ike mgbawa dị elu (10 × nke silicon), nnabata okpomọkụ dị elu (okpomọkụ na-arụ ọrụ> 200 Celsius C).

  • Igwe ọkụ dị elu (≈3 × silicon):Mkpokọta okpomọkụ dị mma, na-enye ike njupụta sistemụ dị elu.

  • Ọnwụ ngbanwe dị ala:Na-eme ka ngbanwe ike dị mma.

• Ihe ọghọm:

  • Nkwadebe mkpụrụ osisi na-ama aka:Ọganihu kristal dị nwayọ (> 1 izu), njikwa ntụpọ siri ike (micropipes, dislocations), ọnụ ahịa dị oke ọnụ (5-10 × silicon).

  • Nha wafer dị obere:Nke kachasị 4-6 inch; 8-inch ka na-emepe emepe.

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

4. Gallium nitride (GaN)

• Ngwa:Ngwa ike ugboro ugboro (ịchaji ngwa ngwa, ọdụ ọdụ 5G), LEDs/laser na-acha anụnụ anụnụ.

• Uru:

  • Mbugharị eletrọn dị elu dị elu + bandgap sara mbara (3.4 eV):Na-ejikọta ọnụ ọgụgụ dị elu (> 100 GHz) na arụmọrụ voltaji dị elu.

  • Nguzogide dị ala:Na-ebelata mfu ike ngwaọrụ.

  • Heteroepitaxy dakọtara:A na-etolitekarị na silicon, sapphire, ma ọ bụ SiC, na-ebelata ọnụ ahịa.

• Ihe ọghọm:

  • Ọganihu otu kristal siri ike:Heteroepitaxy bụ isi, mana lattice mismatch na-ewebata ntụpọ.

  • Ọnụ ego dị elu:Ngwa ala GaN dị oke ọnụ (wafer 2-inch nwere ike na-eri ọtụtụ puku USD).

  • Ihe ịma aka ntụkwasị obi:Mmetụta dị ka ọdịda dị ugbu a chọrọ njikarịcha.

5. Indium phosphide (InP)

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

• Uru:

  • Mbugharị eletrọn dị elu:Na-akwado ọrụ> 100 GHz, karịa GaAs.

  • Bandgap kwụ ọtọ nwere nha ogologo ogologo:Isi ihe maka 1.3-1.55 μm ngwa ngwa nkwukọrịta fiber.

• Ihe ọghọm:

  • Nke na-esighi ike ma dị oke ọnụ:Ọnụ ego mkpụrụ osisi karịrị silicon 100×, nha wafer nwere oke (inch 4-6).

6. Sapphire (Al₂O₃)

• Ngwa:Ọkụ ọkụ ọkụ (GaN epitaxial substrate), igwe ihe mkpuchi ndị ahịa.

• Uru:

  • Ọnụ ala:Dị ọnụ ala karịa mkpụrụ SiC/GaN.

  • Nkwụsi ike kemịkalụ mara mma:Na-eguzogide corrosion, mkpuchi nke ukwuu.

  • nghọta:Kwesịrị ekwesị maka ihe owuwu LED kwụ ọtọ.

• Ihe ọghọm:

  • Nnukwu lattice adabaghị na GaN (> 13%):Na-ebute njupụta ntụpọ dị elu, na-achọ akwa mkpuchi.

  • Igwe ọkụ na-adịghị mma (~ 1/20 nke silicon):Na-amachi arụmọrụ nke ọkụ ọkụ dị elu.

7. Ngwa seramiiki (AlN, BeO, wdg)

• Ngwa:Ndị na-agbasa ọkụ maka modul ike dị elu.

• Uru:

  • Ihe mkpuchi + ikuku ọkụ dị elu (AlN: 170–230 W/m·K):Kwesịrị ekwesị maka nkwakọ ngwaahịa dị elu.

• Ihe ọghọm:

  • Na-abụghị otu-kristal:Enweghị ike ịkwado uto ngwaọrụ ozugbo, ejiri naanị dị ka ihe nkwakọ ngwaahịa.

8. Ngwakọta pụrụ iche

• SOI (Silicon na Insulator):

  • Nhazi:Silicon/SiO₂/Sịlịkọn Sanwichi.

  • Uru:Na-ebelata ikike parasitic, radieshon siri ike, nkwụsị nke ntanye (eji na RF, MEMS).

  • Ihe ọghọm:30-50% dị ọnụ karịa nnukwu silicon.

• Quartz (SiO₂):Ejiri ya na fotomasks na MEMS; elu-okpomọkụ iguzogide ma nnọọ kenkuwa.

• diamond:Mkpụrụ ikuku ikuku kacha elu (> 2000 W/m·K), n'okpuru R&D maka oke ọkụ.

Tebụl nchịkọta atụnyere

Ihe ndị bụ isi maka nhọrọ mkpụrụ

• Achọrọ ịrụ ọrụ:GaAs / InP maka elu-ugboro; SiC maka nnukwu voltaji, oke okpomọkụ; GaAs/InP/GaN maka optoelectronics.

• Mmachi ọnụ ahịa:Ngwa eletrọnịkị ndị ahịa na-akwado silicon; Oghere dị elu nwere ike kwado ụgwọ ọnwa SiC/GaN.

• mgbagwoju anya njikọta:Silicon ka bụ enweghị nnọchi maka ndakọrịta CMOS.

• Nlekọta okpomọkụ:Ngwa ike dị elu na-ahọrọ SiC ma ọ bụ GaN dabere na diamond.

• Ntozu oke nnyenye:Si > Sapphire > GaAs > SiC > GaN > InP.

Ọdịnihu Trend

Njikọ dị iche iche (dịka, GaN-on-Si, GaN-on-SiC) ga-edozi arụmọrụ na ọnụ ahịa, ọganihu ịnya ụgbọ ala na 5G, ụgbọ ala eletrik, na mgbakọ quantum.