Substratu erdieroaleen oblea: Silizioaren, GaAs, SiC eta GaN-en materialaren propietateak

01. Oinarriaksubstratu erdieroaleen oblea

1.1 Substratu erdieroalearen definizioa

Substratu erdieroaleak gailu erdieroaleen fabrikazioan erabiltzen den oinarrizko materialari erreferentzia egiten dio, normalean kristal bakarreko materialak edo polikristalinoak oso araztutako eta kristal hazteko teknologiarekin egindakoak. Substratu-obleak xafla-egitura meheak eta solidoak izan ohi dira, eta horietan hainbat gailu eta zirkuitu erdieroale fabrikatzen dira. Substratuaren garbitasunak eta kalitateak zuzenean eragiten du azken erdieroalearen gailuaren errendimenduan eta fidagarritasunean.

1.2 Substratu-obleen eginkizuna eta aplikazio-eremua

Substratu obleek funtsezko zeregina dute erdieroaleen fabrikazio prozesuan. Gailuen eta zirkuituen oinarri gisa, substratu-obleek gailu osoaren egitura onartzen ez ezik, alderdi elektriko, termiko eta mekanikoetan beharrezko laguntza ere ematen dute. Bere funtzio nagusiak honako hauek dira:

Euskarri mekanikoa: Egitura-oinarri egonkorra eskaintzea ondorengo fabrikazio-urratsei eusteko.

Kudeaketa termikoa: lagundu beroa xahutzen, gehiegi berotzeak gailuaren errendimenduari eragin diezaion.

Ezaugarri elektrikoak: Gailuaren propietate elektrikoei eragiten die, hala nola eroankortasuna, garraiolarien mugikortasuna, etab.

Aplikazio-eremuei dagokienez, substratu-obleak oso erabiliak dira:

Gailu mikroelektronikoak: hala nola, zirkuitu integratuak (IC), mikroprozesadoreak, etab.

Gailu optoelektronikoak: hala nola LEDak, laserrak, fotodetektagailuak, etab.

Maiztasun handiko gailu elektronikoak: hala nola RF anplifikadoreak, mikrouhin-gailuak, etab.

Elikatu gailu elektronikoak: potentzia bihurgailuak, inbertsoreak, etab.

02. Material erdieroaleak eta haien propietateak

Siliziozko (Si) substratua

· Silizio kristal bakarraren eta silizio polikristalinoaren arteko aldea:

Silizioa da gehien erabiltzen den material erdieroalea, batez ere silizio kristal bakarreko eta silizio polikristalino moduan. Kristal bakarreko silizioa kristalezko egitura jarraitu batez osatuta dago, purutasun handiko eta akatsik gabeko ezaugarriak dituena, errendimendu handiko gailu elektronikoetarako oso egokia dena. Silizio polikristalinoa ale anitzez osatuta dago, eta aleen artean aleen mugak daude. Fabrikazio kostua baxua den arren, errendimendu elektrikoa eskasa da, beraz, errendimendu baxuko edo eskala handiko aplikazio eszenatoki batzuetan erabiltzen da normalean, hala nola eguzki-zelulak.

·Silizio-substratuaren propietate elektronikoak eta abantailak:

Siliziozko substratuak propietate elektroniko onak ditu, hala nola garraiolarien mugikortasun handia eta energia-hutsune moderatua (1,1 eV), eta horrek silizioa material aproposa bihurtzen du gailu erdieroale gehienak fabrikatzeko.

Gainera, siliziozko substratuek abantaila hauek dituzte:

Garbitasun handikoa: Purifikazio- eta hazkuntza-teknika aurreratuen bidez, oso garbitasun handiko kristal bakarreko silizioa lor daiteke.

Kostu-eraginkortasuna: Beste material erdieroale batzuekin alderatuta, silizioak kostu baxua eta fabrikazio prozesu heldua ditu.

Oxidoen eraketa: Silizioak modu naturalean silizio dioxidozko (SiO2) geruza bat era dezake, eta gailuen fabrikazioan isolatzaile on gisa balio dezake.

Galio arseniuroa (GaAs) substratua

· GaAs-en maiztasun handiko ezaugarriak:

Galio artsenuroa erdieroale konposatu bat da, maiztasun handiko eta abiadura handiko gailu elektronikoetarako bereziki egokia dena, elektroien mugikortasun handiagatik eta banda zabalagatik. GaAs gailuek maiztasun handiagoetan funtziona dezakete eraginkortasun handiagoarekin eta zarata maila baxuagoarekin. Horrek GaAs material garrantzitsua bihurtzen du mikrouhinen eta uhin milimetrikoen aplikazioetan.

· GaAs aplikazioa optoelektronikan eta maiztasun handiko gailu elektronikoetan:

Bere zuzeneko banda hutsagatik, GaAs gailu optoelektronikoetan ere oso erabilia da. Adibidez, GaAs materialak asko erabiltzen dira LED eta laserrak fabrikatzeko. Horrez gain, GaAs-en elektroi mugikortasun handiak ondo funtzionatzen du RF anplifikadoreetan, mikrouhin-gailuetan eta satelite bidezko komunikazio-ekipoetan.

Silizio Karburoa (SiC) Substratua

· SiC-ren eroankortasun termikoa eta potentzia handiko propietateak:

Silizio karburoa banda zabaleko erdieroalea da, eroankortasun termiko bikaina eta matxura handiko eremu elektrikoa duena. Propietate horiei esker, SiC oso egokia da potentzia handiko eta tenperatura altuko aplikazioetarako. SiC gailuek siliziozko gailuek baino tentsio eta tenperaturetan egonkor funtziona dezakete.

· SiC-ren abantailak potentziako gailu elektronikoetan:

SiC substratuek abantaila handiak erakusten dituzte potentziako gailu elektronikoetan, hala nola kommutazio-galera txikiagoak eta eraginkortasun handiagoa. Horrek SiC gero eta ezagunagoa bihurtzen du potentzia handiko bihurketa aplikazioetan, hala nola ibilgailu elektrikoak, haizeak eta eguzki-inbertsoreak. Horrez gain, SiC asko erabiltzen da kontrol aeroespazialean eta industrian, tenperatura altuen erresistentzia dela eta.

Galio nitruroa (GaN) substratua

· Elektroien mugikortasun handia eta GaN-ren propietate optikoak:

Galio nitruroa banda zabaleko beste erdieroale bat da, elektroien mugikortasun oso handikoa eta propietate optiko sendoak dituena. GaN-ren elektroien mugikortasun handiak oso eraginkorra egiten du maiztasun handiko eta potentzia handiko aplikazioetan. Aldi berean, GaN-ek argia igor dezake ultramoretik ikusgai dagoen tartean, gailu optoelektroniko ezberdinetarako egokia.

· GaN aplikazioa potentzia eta gailu optoelektronikoetan:

Potentzia-elektronikaren arloan, GaN gailuak elikadura-iturri eta RF anplifikadoreak aldatzean nabarmentzen dira, matxura handiko eremu elektrikoagatik eta erresistentzia baxuagatik. Aldi berean, GaNek gailu optoelektronikoetan ere paper garrantzitsua betetzen du, batez ere LED eta laser diodoen fabrikazioan, argiztapen eta pantaila teknologien aurrerapena sustatuz.

· Erdieroaleetan sortzen ari diren materialen potentziala:

Zientzia eta teknologiaren garapenarekin, galio oxidoa (Ga2O3) eta diamantea bezalako material erdieroaleek potentzial handia erakutsi dute. Galio oxidoak banda oso zabala du (4,9 eV) eta oso egokia da potentzia handiko gailu elektronikoetarako, diamantea, berriz, potentzia handiko eta maiztasun handiko aplikazioen hurrengo belaunaldietarako material aproposa dela, bere termiko bikainagatik. eroankortasuna eta garraiolarien mugikortasun oso handia. Material berri hauek etorkizuneko gailu elektroniko eta optoelektronikoetan zeregin garrantzitsua izango dutela espero da.

03. Obleak fabrikatzeko prozesua

3.1 Substratu-obleen hazkuntza-teknologia

3.1.1 Czochralski metodoa (CZ metodoa)

Czochralski metodoa da kristal bakarreko siliziozko obleak fabrikatzeko metodorik erabiliena. Hazi-kristal bat silizio urtuan murgildu eta gero poliki-poliki ateraz egiten da, silizio urtua hazi-kristalean kristalizatu eta kristal bakar batean hazten da. Metodo honek tamaina handiko eta kalitate handiko kristal bakarreko silizioa ekoitzi dezake, eskala handiko zirkuitu integratuak fabrikatzeko oso egokia dena.

3.1.2 Bridgman metodoa

Bridgman metodoa erdieroale konposatuak hazteko erabiltzen da normalean, hala nola galio artsenuroa. Metodo honetan, lehengaiak urtutako egoerara berotzen dira arragoa batean eta gero poliki-poliki hozten dira, kristal bakar bat osatzeko. Bridgman metodoak kristalaren hazkunde-tasa eta norabidea kontrola ditzake eta erdieroale konposatu konplexuak ekoizteko egokia da.

3.1.3 Izpi molekularra epitaxia (MBE)

Izpi molekularra epitaxia substratuetan geruza erdieroale ultrameheak hazteko erabiltzen den teknologia da. Kalitate handiko kristal-geruzak eratzen ditu, elementu desberdinen molekula-sorta zehatz kontrolatuz, huts oso handiko ingurunean eta geruzaz geruza substratuan metatuz. MBE teknologia bereziki egokia da doitasun handiko puntu kuantikoak eta heterojunkzio egitura ultrameheak fabrikatzeko.

3.1.4 Lurrun-deposizio kimikoa (CVD)

Lurrun-deposizio kimikoa erdieroaleen eta errendimendu handiko beste material batzuen fabrikazioan oso erabilia den film meheko deposizio-teknologia da. CVD-k aitzindari gaseosoak deskonposatzen ditu eta substratuaren gainazalean metatzen ditu film solido bat sortzeko. CVD teknologiak oso kontrolatutako lodiera eta konposizioa duten filmak sor ditzake, eta hori oso egokia da gailu konplexuak fabrikatzeko.

3.2 Ostia moztea eta leuntzea

3.2.1 Siliziozko obleak mozteko teknologia

Kristalaren hazkuntza amaitu ondoren, kristal handia xerra meheetan moztuko da ostia bihurtzeko. Siliziozko obleen ebaketa normalean diamante-oholak edo alanbre-zerra teknologia erabiltzen du ebaketa zehaztasuna bermatzeko eta material-galera murrizteko. Ebaketa-prozesua zehatz-mehatz kontrolatu behar da oblearen lodiera eta gainazaleko lautasuna baldintzak betetzen dituztela ziurtatzeko.

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

VeTek Semiconductor Txinako fabrikatzaile profesionala da4°-ko ardatzeko p motako SiC oblea, 4H N motako SiC Substratua, eta4H Erdi Isolatzailea SiC Substratua.  VeTek Semiconductor hainbat irtenbide aurreratuak eskaintzeko konpromisoa hartu duSiC ostiaerdieroaleen industriarako produktuak. 

Interesatzen bazaizuSubstratu erdieroaleen obleas, mesedez jar zaitez gurekin harremanetan zuzenean.

Telefonoa: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

Posta elektronikoa: anny@veteksemi.com