سیمیکمڈکٹر سبسٹریٹ اور ایپیٹیکسی کے مابین اختلافات

1. سبسٹریٹ

1. تعریف اور فنکشن

· جسمانی مدد: سبسٹریٹ سیمیکمڈکٹر ڈیوائس کا کیریئر ہے ، عام طور پر ایک سرکلر یا مربع سنگل کرسٹل ویفر (جیسے سلیکن ویفر)۔

· کرسٹل ٹیمپلیٹ: epitaxial پرت کی نشوونما کے لئے جوہری انتظام کے لئے ایک ٹیمپلیٹ فراہم کرتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جاسکے کہ epitaxial پرت سبسٹریٹ کرسٹل ڈھانچے (homoepitaxial) یا میچ (heteroepitaxial) کے مطابق ہے۔

· بجلی کی بنیاد: سبسٹریٹ کا ایک حصہ آلہ (جیسے سلیکن پر مبنی پاور ڈیوائسز) کی ترسیل میں براہ راست حصہ لیتا ہے ، یا سرکٹ (جیسے نیلم سبسٹریٹ جیسے) کو الگ تھلگ کرنے کے لئے انسولیٹر کی حیثیت سے کام کرتا ہے۔

2. مین اسٹریم سبسٹریٹ مواد کا موازنہ

3. سبسٹریٹ سلیکشن کے لئے بنیادی تحفظات

· جعلی مماثلت: ایپیٹاکسیل پرت کے نقائص کو کم کریں (جیسے گان\/نیلم جالی غلط مشابہت 13 ٪ تک پہنچ جاتی ہے ، جس میں بفر پرت کی ضرورت ہوتی ہے)۔

ter تھرمل توسیع گتانک مماثل: درجہ حرارت میں ہونے والی تبدیلیوں کی وجہ سے تناؤ کی کریکنگ سے پرہیز کریں۔

· لاگت اور عمل کی مطابقت: مثال کے طور پر ، پختہ عمل کی وجہ سے سلیکن سبسٹریٹس مرکزی دھارے پر حاوی ہیں۔

2. epitaxial پرت

1. تعریف اور مقصد

epitaxial نمو: کیمیائی یا جسمانی طریقوں کے ذریعہ سبسٹریٹ سطح پر سنگل کرسٹل پتلی فلم کا جمع ، جوہری انتظام کے ساتھ سختی سے سبسٹریٹ کے ساتھ منسلک ہوتا ہے۔

بنیادی افعال:

• مادی طہارت کو بہتر بنائیں (سبسٹریٹ میں نجاستوں پر مشتمل ہوسکتا ہے)۔
• متضاد ڈھانچے (جیسے GAAS\/ALGAAS کوانٹم کنوؤں) کی تعمیر کریں۔
• الگ تھلگ سبسٹریٹ نقائص (جیسے ایس آئی سی سبسٹریٹس پر مائکروپائپ نقائص)۔

2. epitaxial ٹیکنالوجی کی درجہ بندی

3. epitaxial پرت ڈیزائن کے کلیدی پیرامیٹرز

• موٹائی: چند نانوومیٹرز (کوانٹم ویل) سے لے کر دسیوں مائکرون (پاور ڈیوائسز کا ایپلیئر)۔
• ڈوپنگ: ڈوپنگ نجاست جیسے فاسفورس (این ٹائپ) اور بوران (پی ٹائپ) کے ذریعہ کیریئر کی حراستی کو عین مطابق کنٹرول کریں۔
• انٹرفیس کا معیار: بفر پرت (جیسے GAN\/ALN) یا تناؤ والی سپرلیٹائس کے ذریعہ جعلی مماثلت کو ختم کرنے کی ضرورت ہے۔

4. ہیٹروپیٹیکسیل نمو کے چیلنجز اور حل

• جعلی مماثلت:
• تدریجی بفر پرت: آہستہ آہستہ ساخت کو سبسٹریٹ سے ایپیٹیکسیئل پرت (جیسے الگن میلان پرت) میں تبدیل کریں۔
• کم درجہ حرارت نیوکلیشن پرت: تناؤ کو کم کرنے کے ل low کم درجہ حرارت پر پتلی پرتیں اگائیں (جیسے GAN کی کم درجہ حرارت ALN نیوکلیشن پرت)۔
• تھرمل مماثلت: اسی طرح کے تھرمل توسیع گتانک کے ساتھ مواد کا ایک مجموعہ منتخب کریں ، یا لچکدار انٹرفیس ڈیزائن کا استعمال کریں۔

3. سبسٹریٹ اور ایپیٹیکسی کے ہم آہنگی کی درخواست کے معاملات

کیس 1: گین پر مبنی ایل ای ڈی

سبسٹریٹ: نیلم (کم قیمت ، موصلیت)

epitaxial ڈھانچہ:

• بفر پرت (ALN یا کم درجہ حرارت والا GAN) ret لاٹیس مماثل نقائص کو کم کریں۔
• N-قسم GAN پرت → الیکٹران فراہم کریں۔
• Ingan\/GAN ملٹی کوانٹم اچھی طرح سے → لائٹ ایمٹنگ پرت۔
• پی قسم کی گان پرت holds سوراخ فراہم کریں۔

نتیجہ: عیب کثافت 10⁸ سینٹی میٹر تک کم ہے ، اور برائٹ کارکردگی میں نمایاں بہتری آئی ہے۔

کیس 2: ایس آئی سی پاور موسفٹ

سبسٹریٹ: 4H-SIC سنگل کرسٹل (10 کے وی تک وولٹیج کا مقابلہ کریں)۔

epitaxial پرت:

• N-TYPE SIC بڑھنے کی پرت (موٹائی 10-100 μm) → ہائی وولٹیج کا مقابلہ کریں۔
• پی ٹائپ ایس آئی سی بیس ریجن → کنٹرول چینل کی تشکیل۔

فوائد: سلیکن ڈیوائسز کے مقابلے میں 90 ٪ کم مزاحمت ، 5 گنا تیز سوئچنگ کی رفتار۔

کیس 3: سلیکن میں مقیم GAN RF ڈیوائسز

سبسٹریٹ: اعلی مزاحم سلیکن (کم قیمت ، مربوط کرنے میں آسان)۔

epitaxial پرت:

• ALN نیوکلیشن پرت se سی اور گان (16 ٪) کے مابین جالی کے ساتھ مماثلت کو ختم کرتی ہے۔
• گان بفر پرت نقائص کو اپنی گرفت میں لے لیتا ہے اور انہیں فعال پرت تک بڑھانے سے روکتا ہے۔
• الگن\/گان heterojunction → ایک اعلی الیکٹران موبلٹی چینل (HEMT) تشکیل دیتا ہے۔

درخواست: 5 جی بیس اسٹیشن پاور یمپلیفائر ، 28 گیگا ہرٹز سے زیادہ کی تعدد کے ساتھ۔