अर्धचालक सब्सट्रेट वेफर: सिलिकन, GaAs, SiC र GaN को भौतिक गुणहरू

01. को आधारभूतअर्धचालक सब्सट्रेट वेफर

१.१ सेमीकन्डक्टर सब्सट्रेटको परिभाषा

सेमीकन्डक्टर सब्सट्रेटले अर्धचालक उपकरणहरूको निर्माणमा प्रयोग हुने आधारभूत सामग्रीलाई जनाउँछ, सामान्यतया एकल क्रिस्टल वा पोलीक्रिस्टलाइन सामग्रीहरू उच्च शुद्ध र क्रिस्टल वृद्धि प्रविधिद्वारा बनाइन्छ। सब्सट्रेट वेफरहरू सामान्यतया पातलो र ठोस पाना संरचनाहरू हुन्, जसमा विभिन्न अर्धचालक उपकरणहरू र सर्किटहरू निर्माण गरिन्छ। सब्सट्रेटको शुद्धता र गुणस्तरले अन्तिम अर्धचालक उपकरणको प्रदर्शन र विश्वसनीयतालाई प्रत्यक्ष असर गर्छ।

1.2 सब्सट्रेट वेफर्स को भूमिका र आवेदन क्षेत्र

सब्सट्रेट वेफर्सले अर्धचालक निर्माण प्रक्रियामा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। यन्त्रहरू र सर्किटहरूको आधारको रूपमा, सब्सट्रेट वेफर्सले सम्पूर्ण उपकरणको संरचनालाई मात्र समर्थन गर्दैन, तर विद्युतीय, थर्मल र मेकानिकल पक्षहरूमा आवश्यक समर्थन पनि प्रदान गर्दछ। यसको मुख्य कार्यहरू समावेश छन्:

मेकानिकल समर्थन: पछिको निर्माण चरणहरूलाई समर्थन गर्न एक स्थिर संरचनात्मक आधार प्रदान गर्नुहोस्।

थर्मल व्यवस्थापन: यन्त्रको कार्यसम्पादनलाई असर गर्नबाट अति तातो हुनबाट जोगाउन गर्मीलाई नष्ट गर्न मद्दत गर्नुहोस्।

विद्युतीय विशेषताहरू: यन्त्रको विद्युतीय गुणहरूलाई असर गर्छ, जस्तै चालकता, वाहक गतिशीलता, आदि।

आवेदन क्षेत्रहरूको सन्दर्भमा, सब्सट्रेट वेफरहरू व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ:

माइक्रो इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू: जस्तै एकीकृत सर्किट (ICs), माइक्रोप्रोसेसर, आदि।

Optoelectronic उपकरणहरू: जस्तै LEDs, लेजर, photodetectors, आदि।

उच्च आवृत्ति इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू: जस्तै RF एम्पलीफायर, माइक्रोवेभ उपकरणहरू, आदि।

पावर इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू: जस्तै पावर कन्भर्टरहरू, इन्भर्टरहरू, आदि।

02. अर्धचालक सामग्री र तिनीहरूका गुणहरू

सिलिकन (Si) सब्सट्रेट

· एकल क्रिस्टल सिलिकन र पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकन बीचको भिन्नता:

सिलिकन सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने अर्धचालक सामग्री हो, मुख्यतया एकल क्रिस्टल सिलिकन र पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकनको रूपमा। एकल क्रिस्टल सिलिकन उच्च शुद्धता र दोष-मुक्त विशेषताहरूको साथ, उच्च-प्रदर्शन इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको लागि धेरै उपयुक्त छ, एक निरन्तर क्रिस्टल संरचनाले बनेको छ। Polycrystalline सिलिकन धेरै अनाजहरू मिलेर बनेको हुन्छ, र त्यहाँ अनाजहरू बीच अनाज सीमाहरू छन्। यद्यपि निर्माण लागत कम छ, विद्युतीय कार्यसम्पादन कमजोर छ, त्यसैले यो सामान्यतया केही कम-प्रदर्शन वा ठूलो-स्तरीय अनुप्रयोग परिदृश्यहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै सौर कक्षहरू।

·इलेक्ट्रोनिक गुण र सिलिकन सब्सट्रेट को फाइदा:

सिलिकन सब्सट्रेटमा राम्रो इलेक्ट्रोनिक गुणहरू छन्, जस्तै उच्च क्यारियर गतिशीलता र मध्यम ऊर्जा अन्तर (१.१ eV), जसले सिलिकनलाई अधिकांश अर्धचालक उपकरणहरू निर्माण गर्नको लागि एक आदर्श सामग्री बनाउँछ।

थप रूपमा, सिलिकन सब्सट्रेटहरू निम्न फाइदाहरू छन्:

उच्च शुद्धता: उन्नत शुद्धीकरण र वृद्धि प्रविधिहरू मार्फत, धेरै उच्च शुद्धता एकल क्रिस्टल सिलिकन प्राप्त गर्न सकिन्छ।

लागत प्रभावकारिता: अन्य अर्धचालक सामग्रीको तुलनामा, सिलिकनसँग कम लागत र परिपक्व उत्पादन प्रक्रिया छ।

अक्साइड गठन: सिलिकनले प्राकृतिक रूपमा सिलिकन डाइअक्साइड (SiO2) को तह बनाउन सक्छ, जसले उपकरण निर्माणमा राम्रो इन्सुलेट तहको रूपमा काम गर्न सक्छ।

ग्यालियम आर्सेनाइड (GaAs) सब्सट्रेट

· GaAs को उच्च आवृत्ति विशेषताहरु:

ग्यालियम आर्सेनाइड एक यौगिक अर्धचालक हो जुन यसको उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता र चौडा ब्यान्डग्यापको कारण उच्च-फ्रिक्वेन्सी र उच्च-गति इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको लागि विशेष रूपमा उपयुक्त छ। GaAs यन्त्रहरूले उच्च दक्षता र कम शोर स्तरको साथ उच्च आवृत्तिहरूमा काम गर्न सक्छन्। यसले माइक्रोवेभ र मिलिमिटर तरंग अनुप्रयोगहरूमा GaA लाई महत्त्वपूर्ण सामग्री बनाउँछ।

· Optoelectronics र उच्च आवृत्ति इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा GaAs को आवेदन:

यसको प्रत्यक्ष ब्यान्डग्यापको कारण, GaAs लाई ओप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा पनि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, GaAs सामग्रीहरू LEDs र लेजरहरूको निर्माणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। थप रूपमा, GaAs को उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलताले यसलाई RF एम्पलीफायरहरू, माइक्रोवेभ उपकरणहरू, र उपग्रह सञ्चार उपकरणहरूमा राम्रो प्रदर्शन गर्दछ।

सिलिकन कार्बाइड (SiC) सब्सट्रेट

· थर्मल चालकता र SiC को उच्च शक्ति गुण:

सिलिकन कार्बाइड उत्कृष्ट थर्मल चालकता र उच्च ब्रेकडाउन बिजुली क्षेत्र संग एक चौडा ब्यान्डग्याप अर्धचालक हो। यी गुणहरूले SiC उच्च शक्ति र उच्च तापमान अनुप्रयोगहरूको लागि धेरै उपयुक्त बनाउँछ। SiC यन्त्रहरूले सिलिकन उपकरणहरू भन्दा धेरै गुणा बढी भोल्टेज र तापमानमा स्थिर रूपमा काम गर्न सक्छन्।

· पावर इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा SiC को फाइदाहरू:

SiC सब्सट्रेटहरूले पावर इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू देखाउँछन्, जस्तै कम स्विचिङ घाटा र उच्च दक्षता। यसले SiC लाई विद्युतीय सवारी, हावा र सौर्य इन्भर्टरहरू जस्ता उच्च शक्ति रूपान्तरण अनुप्रयोगहरूमा बढ्दो लोकप्रिय बनाउँछ। थप रूपमा, SiC यसको उच्च तापमान प्रतिरोधको कारण एयरोस्पेस र औद्योगिक नियन्त्रणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

ग्यालियम नाइट्राइड (GaN) सब्सट्रेट

· उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता र GaN को अप्टिकल गुण:

ग्यालियम नाइट्राइड अत्यन्त उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता र बलियो अप्टिकल गुणहरू भएको अर्को चौडा ब्यान्डग्याप अर्धचालक हो। GaN को उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलताले यसलाई उच्च आवृत्ति र उच्च शक्ति अनुप्रयोगहरूमा धेरै कुशल बनाउँछ। एकै समयमा, GaN ले पराबैंगनी देखि देखिने दायरामा प्रकाश उत्सर्जन गर्न सक्छ, विभिन्न अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको लागि उपयुक्त।

· पावर र ओप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा GaN को आवेदन:

पावर इलेक्ट्रोनिक्सको क्षेत्रमा, GaN यन्त्रहरूले उच्च ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फिल्ड र कम अन-प्रतिरोधको कारणले पावर सप्लाई र RF एम्पलीफायरहरू स्विच गर्न उत्कृष्ट छन्। उही समयमा, GaN ले अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा पनि महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ, विशेष गरी LEDs र लेजर डायोडहरूको निर्माणमा, प्रकाश र प्रदर्शन प्रविधिहरूको विकासलाई बढावा दिन।

· अर्धचालकहरूमा उभरिरहेको सामग्रीको सम्भाव्यता:

विज्ञान र प्रविधिको विकाससँगै, ग्यालियम अक्साइड (Ga2O3) र हीरा जस्ता उदीयमान अर्धचालक सामग्रीले ठूलो सम्भावना देखाएको छ। ग्यालियम अक्साइडमा अल्ट्रा-वाइड ब्यान्डग्याप (4.9 eV) छ र उच्च-शक्ति इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको लागि धेरै उपयुक्त छ, जबकि हीरा यसको उत्कृष्ट थर्मलको कारण उच्च-शक्ति र उच्च-फ्रिक्वेन्सी अनुप्रयोगहरूको अर्को पुस्ताको लागि एक आदर्श सामग्री मानिन्छ। चालकता र अत्यधिक उच्च वाहक गतिशीलता। यी नयाँ सामग्रीहरूले भविष्यको इलेक्ट्रोनिक र ओप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्ने अपेक्षा गरिएको छ।

03. वेफर निर्माण प्रक्रिया

३.१ सब्सट्रेट वेफर्सको वृद्धि प्रविधि

3.1.1 Czochralski विधि (CZ विधि)

Czochralski विधि एकल-क्रिस्टल सिलिकन वेफर्स निर्माणको लागि सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने विधि हो। यो पग्लिएको सिलिकनमा बीउ क्रिस्टल डुबाएर र त्यसपछि बिस्तारै यसलाई बाहिर निकालेर गरिन्छ, ताकि पग्लिएको सिलिकन बीउ क्रिस्टलमा क्रिस्टलाइज हुन्छ र एकल क्रिस्टलमा बढ्छ। यो विधिले ठूलो आकारको, उच्च गुणस्तरको एकल-क्रिस्टल सिलिकन उत्पादन गर्न सक्छ, जुन ठूलो मात्रामा एकीकृत सर्किटहरूको निर्माणको लागि धेरै उपयुक्त छ।

३.१.२ ब्रिजम्यान विधि

ब्रिजम्यान विधि सामान्यतया ग्यालियम आर्सेनाइड जस्ता मिश्रित अर्धचालकहरू बढाउन प्रयोग गरिन्छ। यस विधिमा, कच्चा माललाई क्रुसिबलमा पग्लिएको अवस्थामा तताइन्छ र त्यसपछि बिस्तारै चिसो गरी एकल क्रिस्टल बनाइन्छ। ब्रिजम्यान विधिले क्रिस्टलको वृद्धि दर र दिशा नियन्त्रण गर्न सक्छ र जटिल यौगिक अर्धचालकहरूको उत्पादनको लागि उपयुक्त छ।

३.१.३ आणविक बीम एपिटेक्सी (MBE)

आणविक बीम एपिटेक्सी सब्सट्रेटहरूमा अल्ट्रा-पातलो अर्धचालक तहहरू बढाउन प्रयोग गरिने प्रविधि हो। यसले अल्ट्रा-उच्च भ्याकुम वातावरणमा विभिन्न तत्वहरूको आणविक बीमहरूलाई ठीकसँग नियन्त्रण गरेर र सब्सट्रेटमा तहद्वारा तह जम्मा गरेर उच्च-गुणस्तरको क्रिस्टल तहहरू बनाउँछ। MBE टेक्नोलोजी विशेष गरी उच्च परिशुद्धता क्वान्टम डटहरू र अल्ट्रा-पातलो हेटेरोजंक्शन संरचनाहरूको निर्माणको लागि उपयुक्त छ।

३.१.४ रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD)

रासायनिक वाष्प निक्षेप एक पातलो फिल्म डिपोजिसन टेक्नोलोजी हो जुन व्यापक रूपमा अर्धचालक र अन्य उच्च-प्रदर्शन सामग्रीको निर्माणमा प्रयोग गरिन्छ। CVD ले ग्यासको पूर्ववर्तीहरूलाई विघटन गर्छ र ठोस फिल्म बनाउनको लागि सब्सट्रेट सतहमा जम्मा गर्छ। CVD टेक्नोलोजीले उच्च नियन्त्रित मोटाई र संरचनाको साथ फिल्महरू उत्पादन गर्न सक्छ, जुन जटिल उपकरणहरूको निर्माणको लागि धेरै उपयुक्त छ।

३.२ वेफर काट्ने र पालिस गर्ने

3.2.1 सिलिकन वेफर काट्ने प्रविधि

क्रिस्टलको वृद्धि पूरा भएपछि, ठूलो क्रिस्टललाई पातलो स्लाइसहरूमा काटेर वेफर्स बनाइनेछ। सिलिकन वेफर काट्नेले सामान्यतया डायमण्ड आरा ब्लेड वा तार आरा टेक्नोलोजी प्रयोग गर्दछ काट्ने शुद्धता सुनिश्चित गर्न र सामग्री हानि कम गर्न। वेफरको मोटाई र सतह समतलता आवश्यकताहरू पूरा गर्नका लागि काट्ने प्रक्रियालाई ठीकसँग नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ।

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

VeTek सेमीकन्डक्टर एक पेशेवर चिनियाँ निर्माता हो4° बन्द अक्ष p-प्रकार SiC वेफर, 4H N प्रकार SiC सब्सट्रेट, र4H अर्ध इन्सुलेट प्रकार SiC सब्सट्रेट।  VeTek अर्धचालक विभिन्न लागि उन्नत समाधान प्रदान गर्न प्रतिबद्ध छSiC वेफरअर्धचालक उद्योगका लागि उत्पादनहरू। 

यदि तपाइँ इच्छुक हुनुहुन्छ भनेअर्धचालक सब्सट्रेट वेफरs, कृपया हामीलाई सिधै सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्।

मोब: +86-180 6922 0752

व्हाट्सएप: +86 180 6922 0752

इमेल: anny@veteksemi.com