Användningsfälten för SiC-skivor och GaN-skivor är huvudsakligen uppdelade i elektroniskt kraftfält, radiofrekvensfält, optoelektroniskt fält och andra fält. Bland dem är elektroniska kraftfält och radiofrekvensfält de viktigaste applikationerna, och fördelarna med att använda SiC-material är uppenbara. Dessa två områden har introducerats tidigare, och halvledartillverkningstekniker för GaN och SiC för optoelektroniska enheter kommer att diskuteras i följande del.
1. Semiconductor Wafer Fabrication i termer av Luminiscens
Först och främst, låt oss starta halvledartillverkningsprocessstegen med luminiscens. Halvledare har ett bandgap som kan användas för att avge laserljus.
En praktisk laser har tre element: pumpkälla, arbetsämne och resonanshålighet. Pumpkällan är som en kraftkälla, vilket ger energi till arbetsmaterialet för att avge laserljus; det resonanta hålrummet gör att lasrarna kan läggas över varandra för att erhålla högre effektljus; men kärnan är arbetsmaterialet - energinivån som kan uppnå befolkningsinversionsstruktur.
Det är nödvändigt att kunna uppnå befolkningsinversion, eftersom laser är en typ av stimulerad strålning. Det finns andra övergångsprocesser i bearbetningssteg för halvledarskivor. Först när processen med stimulerad strålning är tillräcklig kan laser visas. Andra processer inkluderar spontan emission, avkoppling och andra processer.
För att uppnå befolkningsinversion är den gemensamma energinivåstrukturen en trenivåstruktur. Så de olika processerna mellan energinivåerna kan kontrolleras.
Till exempel realiseringen av laser. Elektronen pumpas från låg energinivå till hög energinivå genom pumpkällan; elektronen är instabil vid hög energinivå, elektronerna stoppas vid den mellanliggande energinivån genom att lägga till en relativt stabil mellanenerginivå. När det finns tillräckligt med elektroner kommer ljuset att vara mycket starkt; Under verkan av resonanskaviteten förstärks den kontinuerligt, vilket är ljuset som förstärks av stimulerad strålning — laser.
2. Fallanalys förSemiconductor Wafer Tillverkning på Optoelektroniska enheter
För att uppnå en laserutgång på 1300 nm (1.3um) tillverkades en halvledarlaser. För tillverkningsmetoden för halvledarskivor matas den nödvändiga lasern ut genom 0,954eV InAs, och energiförändringen omvandlas till elektrisk energi till GaAs, och sedan omvandlas laser, omvandlas slutligen till InAs-utgångslaser.
Hela GaAs-tillverkningsprocessen för halvledarskivor (figur ovan) är den första den underliggande strukturen:
GaAs och AlGaAs är alternerande ordnade och tillräckligt tunna för att vara ett supergitter. Introduktionen av Al-element gör det möjligt att justera energinivån för GaAs från 1.424eV till 2.168eV, och motsvarande höga energinivå kan erhållas. GaAs används som en mellersta energinivå för att mata ut pumplasern. Under påverkan av elektricitet pumpas elektroner kontinuerligt till AlGaAs höga energinivå och hoppar sedan ner från GaAs mellersta energinivå.
Sedan är det den övre strukturen:
Utsignalen från lasern härrör från beredningen av storleken på InAs till nanometernivån, vilket ökar energigapet från 0,354eV till 0,954eV (0,954eV = 1240 nm · eV / 1300 nm), vilket gör den till en bra mellanliggande energinivå. Pumpkällan är en GaAs-laser erhållen genom supergitteret nedan. Under inverkan av lasern som genereras av GaAs pumpas elektroner kontinuerligt till GaAs höga energinivå och hoppar sedan ner från InAs mellersta energinivå.
3. GaN och luminiscens
Lumi-fotoner absorberade. För att uppnå detta mer bekvämt har den allmänt använda energinivån en struktur med ett direkt bandgap.
Faktum är att förutom ovanstående lysande GaAs och InP har tredje generationens halvledarmaterial GaN också ett direkt bandgap. Data för vanliga halvledare visas i tabellen nedan:
| Material | Bandgap | Typ av bandgap | Uppdelning fältstyrka MV / cm |
Elektronmigration
Betygsätta |
Hålmigrering
Betygsätta |
Mättad elektrondrifthastighet 107cm / s |
Värmeledningsförmåga w / (cm-K) |
Statisk dielektrisk konstant | Hårdhet | |
| Första generationens | Si | 1.12 | indirekt | 0.3 | 1600 | 430 | 1 | 1.48 | 11.9 | 7 |
| Ge | 0.67 | indirekt | 0.1 | 3900 | 1900 | 0.6 | 16.0 | 6.0 | ||
| Andra generationen | GaAs | 1.42 | direkt | 0.4 | 8500 | 400 | 1.3 | 0.55 | 13.1 | 4 |
| I P | 1.344 | direkt | 0.45 | – | – | – | 0.68 | 12.5 | – | |
| Tredje generationen | GaN | 3.39 | direkt | 2.6 | 1000 | 200 | 2.5 | 1.3 | 9 | – |
| AIN | 6.2 | direkt | 1.2 | 300 | 14 | 1.4 | 2.85 | 9.14 | – | |
| Ga2O3 | 4.8 | direkt | 8 | 300 | – | – | 0.3 | – | – | |
| 4H-SiC | 3.26 | indirekt | 3 | 500 | 120 | 2.5 | 3.4 | 10.1 | 9.25 | |
| 6H-SiC | 2.86 | 1.2 | 260 | 50 | ||||||
| 3C-SiC | 2.2 | 1.2 | 900 | 320 | ||||||
| Senaste | Diamant | 5.5 | indirekt | 20 | 2800 | 1300 | 2.7 | 22 | 5.7 | 10.0 |
- GaN kommer från PAM-XIAMEN.
GaN har ett större bandgap än GaAs och InP. Genom att justera detta bandgap kan man få ett större spektrum av ljusflöde.
Bandgapet för GaAs är 1.42eV, vilket betyder att när ljuset under 873nm genereras. Det kommer att bli en stor absorption, och ljusintensiteten fungerar inte i halvledartillverkningssystem.
Bandgapet för InP är 1.344eV, vilket innebär att när ljuset under 925 nm genereras. Det kommer att bli stor absorption, och ljusintensiteten fungerar inte just nu.
Bandgapet för GaN är 3,4 eV, vilket betyder att när ljuset under 364 nm genereras. Det kommer att bli en stor absorption och ljusintensiteten fungerar inte just nu.
Det är fördelen med GaN som kan producera synligt ljus och ultraviolett ljus. Användningen av det synliga ljuset i tillverkningsprocessen för halvledarskivor: den blå lysdioden är att lägga till In och Al tillepitaxial GaN; ljus med låg våglängd har större energi och dess professionella användningsområden, såsom sterilisering, märkning, skärning etc.
För att förbereda GaN-enheterna,SiC-substrathar valts igen. Mer information om varför välja SiC-substrat för en halvledarskivtillverkning, seSiC-applikationen i radiofrekvensenheter.
För mer information, kontakta oss via e-post på victorchan@powerwaywafer.com och powerwaymaterial@gmail.com.