المواد الخام الرئيسية في تصنيع أشباه الموصلات: أنواع أسطوانات الصفائح

تخدم أسطوانات الصفائح كمحمولات مادية لأجهزة أشباه الموصلات ، مع خصائص المواد التي تؤثر مباشرة على أداء الجهاز وتكلفة نطاق التطبيق.وفيما يلي أنواع أساسية من الرقائق الركيزة ومزاياها وعيوبها:

1السيليكون (Si)

حصة السوق: تهيمن على أكثر من 95٪ من سوق أشباه الموصلات العالمية.

المزايا:

• تكلفة منخفضة: المواد الخام الوفيرة (أكسيد السيليكون) وعمليات التصنيع الناضجة تمكن من تحقيق وفورات كبيرة في الحجم.
• التوافق العالي للعملية: تدعم تكنولوجيا CMOS الناضجة للغاية تصنيع النانو (على سبيل المثال، العقد 3nm).
• جودة الكريستال الممتازة: قادرة على إنتاج الكريستالات الفردية ذات الحجم الكبير (12 بوصة أساسية ، 18 بوصة قيد التطوير) ذات العيوب المنخفضة.
• الخصائص الميكانيكية المستقرة: سهلة للقطع واللمع والمعالجة.

- نعم

العيوب:

• فجوة النطاق الضيقة (1.12 eV): تيار تسرب كبير عند درجات حرارة مرتفعة ، مما يحد من كفاءة أجهزة الطاقة.
• فجوة النطاق غير المباشرة: كفاءة انبعاث ضوء منخفضة للغاية ، غير مناسبة للأجهزة الإلكترونية الضوئية (على سبيل المثال ، مصابيح LED ، الليزر).
• حركة الإلكترون المحدودة: أداء عالية التردد أقل مقارنة مع أشباه الموصلات المركبة.

- نعم

رقائق السيليكون من ZMSH

2غاليوم آرسنيد (GaAs)

التطبيقات: أجهزة RF عالية التردد (5G / 6G) ، أجهزة optoelectronic (ليزر ، خلايا شمسية).

المزايا:

• تحركية الكترونات العالية (5 × 6 × السيليكون): مثالية لتطبيقات عالية السرعة عالية التردد (اتصالات موجة مم).
• فجوة النطاق المباشرة (1.42 eV): تحويل الكهرباء الضوئية الفعال ، وهو أساس لليزر الأشعة تحت الحمراء وأضواء LED.
• مقاومة الحرارة / الإشعاع: مناسبة لبيئات الطيران والفضاء وارتفاع درجات الحرارة.

العيوب:

• تكلفة عالية: مادة نادرة مع نمو بلورية معقدة (ميل إلى الانحرافات) ؛ أحجام رقائق صغيرة (6 بوصة أساسية).
• الهشاشة الميكانيكية: عرضة للتجزئة، مما يؤدي إلى انخفاض عائدات المعالجة.
• السمية: هناك حاجة لمراقبة صارمة للتعامل مع الزرنيخ.

- نعم

رقائق GaAs من ZMSH

3كربيد السيليكون (SiC)

التطبيقات: أجهزة الطاقة عالية درجة الحرارة / عالية الجهد (المحولات الكهربائية ، أكوام الشحن) ، الفضاء.

المزايا:

• فجوة واسعة النطاق (3.26 eV): يتحمل الجهد العالي (قوة مجال الانهيار 10 × من السيليكون) ويعمل عند > 200 درجة مئوية.
• التوصيل الحراري العالي (3 × من السيليكون): تبديد الحرارة الفعال يزيد من كثافة طاقة النظام.
• خسائر التبديل المنخفضة: تحسن كفاءة تحويل الطاقة.

العيوب:

• تحضير الركيزة الصعبة: نمو الكريستال البطيء (> أسبوع واحد) ومكافحة العيوب الصعبة (الأنبوبات الصغيرة ، الانحرافات) ؛ تكلفة 5 × 10 × من السيليكون.
• أحجام الوافر الصغيرة: 4 ′′ 6 بوصات رئيسية ؛ 8 بوصات في طور التطوير.
• صعوبة المعالجة: صلابة عالية (موهس 9.5) تجعل القطع والنظافة تستغرق وقتا طويلا.

- نعم

رقائق سي سي من ZMSH

4نتريد الغاليوم (GaN)

التطبيقات: أجهزة الطاقة عالية التردد (شاحنات سريعة، محطات قاعدة 5G) ، مصابيح LED / الليزر الزرقاء.

المزايا:

• تحركية إلكترونية فائقة الارتفاع + فاصلة نطاق واسعة (3.4 eV): يجمع بين خصائص التردد العالي (> 100 GHz) والجهد العالي.
• المقاومة المنخفضة: يقلل من استهلاك الطاقة للجهاز.
• متطابقة Epitaxy غير متجانسة: غالبا ما تزرع على السيليكون أو الزعفرة أو الركائز SiC لتخفيض التكاليف.

- نعم

العيوب:

• صعوبة في نمو الكريستال الكلي: يعتمد التيار الرئيسي على التشريح غير المتجانس ، مع العيوب الناجمة عن عدم تطابق الشبكة.
• التكلفة العالية: الرواسب الغازية ذاتية الدعم مكلفة (يمكن أن تكلف رقائق 2 بوصة الآلاف من الدولارات).
• تحديات الموثوقية: يتطلب تأثير الانهيار الحالي تحسينًا.

رقائق GaN من ZMSH

الفوسفور-الانديوم (InP)

التطبيقات: أجهزة الألكترونيات الضوئية عالية السرعة (ليزر، أجهزة الكشف) ، أجهزة تيرا هيرتز.

المزايا:

• تحركية إلكترونية فائقة الارتفاع: يدعم > 100 جيجاهرتز عمل عالية التردد (أفضل من GaAs).
• فجوة النطاق المباشرة مع مطابقة طول الموجة: حاسمة للاتصالات بالألياف البصرية من 1.3 إلى 1.55 ميكرومتر.

العيوب:

• هشاشة وتكلفة عالية: أسعار الركائز هي أكثر من 100 × من السيليكون ، وأحجام الشرائح صغيرة (4 ′′ 6 بوصة).

- نعم

ZMSH'sفي بيرقائق

6الزهفير (Al2O3)

التطبيقات: إضاءة LED (الجزء السفلي من GaN) ، أغطية الإلكترونيات الاستهلاكية.

المزايا:

• التكلفة المنخفضة: أرخص من الركائز SiC / GaN.
• الاستقرار الكيميائي: مقاوم للتآكل و عازل
• الشفافية: مناسبة لمصابيح LED ذات الهيكل الرأسي.

العيوب:

• عدم تطابق الشبكة مع GaN (> 13٪): يتطلب طبقات عازلة للحد من العيوب البصرية.
• التوصيل الحراري الضعيف (≈ 1/20 من السيليكون) ، يحد من الأداء في مصابيح LED ذات الطاقة العالية.

ZMSH'sالزهوررقائق

7. أكسيد الألومنيوم / الأساسات السيرامية (على سبيل المثال ، AlN ، BeO)

التطبيقات: أساسات إبعاد الحرارة للوحدات عالية الطاقة.

المزايا:

• العزل + التوصيل الحراري العالي (AlN: 170 ∼ 230 W / m · K): مثالية للتغليف ذو الكثافة العالية.

العيوب:

• غير الكريستال الواحد: لا يمكن أن تنمو أجهزة مباشرة؛ تستخدم فقط كقاعدة للتعبئة.

الركيزة الخزفية السيراميكية من ZMSH

8. الأساسات المتخصصة

• SOI (السيليكون على العازل)

1. الهيكل: السيليكون / ثاني أكسيد السيليكون / ساندويتش السيليكون.- نعم
2. المزايا: يقلل من سعة الطفيليات ، وقسوة الإشعاع ، وتيار التسرب (يستخدم في RF ، MEMS).
3. العيوب: تكلفة أعلى بنسبة 30 إلى 50٪ من السيليكون السائل.

• الكوارتز (SiO2):تستخدم في قناع الضوء، MEMS؛ مقاومة للحرارة ولكن هشة.
• الماس:أعلى موصلات حرارية (> 2000 W/m·K) قيد التطوير لتبديد الحرارة الشديدة.

رقاقة SOI من ZMSH، رقاقة الكوارتز، رصيف الماس

جدول مقارنة ملخص

العوامل الرئيسية للاختيار

1. متطلبات الأداء: تطبيقات الترددات العالية تفضل GaAs / InP ؛ تطبيقات الجهد العالي / درجة الحرارة العالية تتطلب SiC ؛ الألكترونيات البصرية تفضل GaAs / InP / GaN.
2. قيود التكلفة: الالكترونيات الاستهلاكية تعطي الأولوية للسيليكون؛ الحقول الراقية تقبل أسعار إضافية لـ SiC/GaN.
3. تعقيد التكامل: لا تزال متوافقة سيليكون CMOS لا مثيل لها.
4. إدارة الحرارة: الأجهزة ذات الطاقة العالية تعطي الأولوية لـ SiC أو GaN القائم على الماس.
5. نضج سلسلة التوريد: السيليكون > الزفير > GaAs > SiC > GaN > InP.

الاتجاهات المستقبلية

التكامل غير المتجانس (على سبيل المثال، GaN على السيليكون، SiC على GaN) سوف يوازن بين الأداء والتكلفة، مما يدفع التقدم في 5G والمركبات الكهربائية والحوسبة الكمية.

خدمات ZMSH - نعم

كمزود خدمة شاملة متكاملة في مجال تصنيع وتجارة مواد أشباه الموصلات، نحن نقدم حلول سلسلة التوريد الكاملة للمنتجات من الرقائق (Si / GaAs / SiC / GaN ، إلخ).) إلى مضادات الضوء ومواد البوليسة CMP. الاستفادة من قواعد الإنتاج المتطورة من تلقاء نفسها وشبكة سلسلة التوريد العالميةنحن نجمع بين قدرات الاستجابة السريعة مع الدعم الفني المهني لتمكين العملاء من تحقيق عمليات سلسلة التوريد المستقرة والابتكار التكنولوجي.