سبسٹریٹ آلے کی جسمانی بنیاد ہے اور ایپیٹاکسیل نمو . کی فزیبلٹی اور لاگت کا تعین کرتا ہے
epitaxial پرت ایک فنکشنل کور ہے ، اور بجلی اور آپٹیکل کارکردگی کو ساختی ڈیزائن اور عین مطابق ڈوپنگ . کے ذریعے بہتر بنایا گیا ہے۔
دونوں کا ملاپ (جالی ، حرارت ، بجلی) اعلی کارکردگی والے آلات کی کلید ہے ، سیمی کنڈکٹر ٹکنالوجی کو اعلی تعدد ، اعلی طاقت ، اور کم بجلی کی کھپت . میں ڈرائیونگ کرتے ہیں۔
1. سبسٹریٹ
تعریف اور فنکشن
جسمانی مدد: سبسٹریٹ سیمیکمڈکٹر ڈیوائس کا کیریئر ہے ، عام طور پر ایک گول یا مربع سنگل کرسٹل پتلی شیٹ (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 ایپیٹیکسیل پرت سبسٹریٹ کرسٹل ڈھانچے (یکساں ایپیٹیکسی) یا میچوں (متفاوت ایپیٹیکسی) . کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے۔
بجلی کی بنیاد: کچھ ذیلی ذخیرے براہ راست آلہ کی ترسیل (جیسے سلیکن پر مبنی پاور ڈیوائسز) میں حصہ لیتے ہیں یا سرکٹس (جیسے نیلم سبسٹریٹس) کو الگ تھلگ کرنے کے لئے انسولیٹر کی حیثیت سے کام کرتے ہیں۔
2. مرکزی دھارے میں شامل سبسٹریٹ مواد کا موازنہ
| مواد | خصوصیات | عام ایپلی کیشنز |
| سلیکن (سی) | کم لاگت ، بالغ ٹکنالوجی ، درمیانے تھرمل چالکتا | انٹیگریٹڈ سرکٹ ، موسفٹ ، آئی جی بی ٹی |
| نیلم (al₂o₃) | موصلیت ، اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت ، بڑی جعلی مماثلت (GAN کے ساتھ 13 ٪ تک) | گین پر مبنی ایل ای ڈی اور آر ایف ڈیوائسز |
| سلیکن کاربائڈ (sic) | اعلی تھرمل چالکتا ، اعلی خرابی والے فیلڈ کی طاقت ، درجہ حرارت کی اعلی مزاحمت | الیکٹرک وہیکل پاور ماڈیولز ، 5 جی بیس اسٹیشن آر ایف ڈیوائسز |
| گیلیم آرسنائڈ (گاوں) | عمدہ اعلی تعدد خصوصیات ، براہ راست بینڈ گیپ | آریف چپس ، لیزر ڈایڈس ، شمسی خلیات |
| گیلیم نائٹریڈ (گان) | اعلی الیکٹران کی نقل و حرکت ، ہائی وولٹیج مزاحمت | فاسٹ چارجنگ اڈاپٹر ، ملی میٹر لہر مواصلات کا آلہ |
sub3. سبسٹریٹ سلیکشن کے لئے بنیادی تحفظات
جالی مماثل: epitaxial پرت کے نقائص کو کم کریں (جیسے گان/نیلم جالی کی غلط مشابہت 13 ٪ ، جس میں بفر پرت کی ضرورت ہوتی ہے) .
تھرمل توسیع کے گتانک سے ملاپ: درجہ حرارت میں 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 ایک ہی کرسٹل پتلی فلمیں جمع کروائیں ، اور جوہری انتظام سبسٹریٹ . کے ساتھ سختی سے منسلک ہے۔
بنیادی کردار:
مادی طہارت کو بہتر بنائیں (سبسٹریٹ میں نجاستوں پر مشتمل ہوسکتا ہے) .
متضاد ڈھانچے کی تعمیر کریں (جیسے GAAS/ALGAAS کوانٹم ویلز) .
الگ تھلگ سبسٹریٹ نقائص (جیسے ایس آئی سی سبسٹریٹس میں مائکروپائپ نقائص) .
{{0} ep epitaxial ٹیکنالوجی کی درجہ بندی
ep3. epitaxial پرت ڈیزائن کے کلیدی پیرامیٹرز
موٹائی: چند نینو میٹر (کوانٹم کنوؤں) سے لے کر دسیوں مائکرون (پاور ڈیوائس ایپیٹیکسیل پرت) .
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 پرتوں (جیسے GAN/ALN) یا تناؤ والے سپرلیٹس . کے ذریعہ جعلی مماثلت کو ختم کرنے کی ضرورت ہے۔
4. ہیٹروپیٹیکسیل گروتھ جعلی مماثلت کے چیلنجز اور حل:
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 لئے کم درجہ حرارت پر پتلی پرتیں اگائیں (جیسے GAN کی کم درجہ حرارت ALN نیوکلیشن پرت) .
تھرمل مماثلت: اسی طرح کے تھرمل توسیع کے گتانک کے ساتھ مواد کا ایک مجموعہ منتخب کریں ، یا لچکدار انٹرفیس ڈیزائن . استعمال کریں۔
3. سبسٹریٹ اور ایپیٹیکسی کے باہمی تعاون کے ساتھ درخواست کے معاملات
کیس 1: GAN پر مبنی ایل ای ڈی سبسٹریٹ: نیلم (کم قیمت ، موصلیت) .
epitaxial ڈھانچہ:
بفر پرت (ALN یا کم درجہ حرارت والا GAN) lit جلاٹیس مماثل نقائص کو کم کریں .
N-TYPE GAN پرت → الیکٹران فراہم کریں .
INGAN/GAN ایک سے زیادہ کوانٹم ویلز → لائٹ ایمٹنگ پرت .
پی قسم کی گان پرت → سوراخ فراہم کریں .
نتیجہ: عیب کثافت 10⁸ سینٹی میٹر کی طرح کم ہے ، اور برائٹ کارکردگی میں نمایاں طور پر بہتری آئی ہے .
کیس 2: ایس آئی سی پاور موسفٹ
سبسٹریٹ: 4H-SIC سنگل کرسٹل (10 KV تک وولٹیج کا مقابلہ کریں) .
epitaxial پرت:
N-TYPE SIC بڑھے ہوئے پرت (موٹائی 10-100 μm) → ہائی وولٹیج کا مقابلہ کریں .
P-TYPE SIC بیس ریجن → کنٹرول چینل کی تشکیل .
فوائد: سلیکن آلات سے 90 ٪ کم مزاحمت ، 5 گنا تیز سوئچنگ اسپیڈ .
کیس 3: سلیکن پر مبنی GAN RF ڈیوائس سبسٹریٹ: اعلی مزاحم سلیکن (کم لاگت ، آسان انضمام) .
ایپلیئر: ALN نیوکلیشن پرت se سی اور گان (16 ٪) کے مابین جعلی نقاش کو ختم کریں .
گان بفر پرت → نقائص کی گرفت اور ان کو فعال پرت . تک بڑھانے سے روکیں
الگن/گان heterojunction → ایک اعلی الیکٹران موبلٹی چینل (ہیمٹ) تشکیل دیں .
درخواست: 5 جی بیس اسٹیشن پاور یمپلیفائر ، تعدد 28 گیگا ہرٹز . سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے
