ความแตกต่างระหว่างเวเฟอร์ Epitaxial และ Diffused คืออะไร

ทั้งเวเฟอร์เอพิแทกเซียลและดิฟฟิวด์เป็นวัสดุสำคัญในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ แต่จะมีความแตกต่างกันอย่างมากในกระบวนการผลิตและการใช้งานเป้าหมาย บทความนี้เจาะลึกถึงความแตกต่างที่สำคัญระหว่างประเภทเวเฟอร์เหล่านี้

1. กระบวนการผลิต:

เวเฟอร์ Epitaxisผลิตโดยการปลูกวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ตั้งแต่หนึ่งชั้นขึ้นไปบนพื้นผิวซิลิกอนผลึกเดี่ยว โดยทั่วไปกระบวนการเจริญเติบโตนี้จะใช้เทคนิคการสะสมไอสารเคมี (CVD) หรือเทคนิคการลอกผิวด้วยลำโมเลกุล (MBE) ชั้นอีปิแทกเซียลสามารถปรับแต่งให้เหมาะกับประเภทยาสลบและความเข้มข้นเฉพาะเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ต้องการ

ในทางกลับกัน เวเฟอร์แบบกระจายถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยการแนะนำอะตอมของสารเจือปนลงในสารตั้งต้นของซิลิกอนผ่านกระบวนการแพร่ โดยทั่วไปกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง ทำให้สารเจือปนกระจายเข้าไปในโครงตาข่ายซิลิคอน ความเข้มข้นและโปรไฟล์ความลึกของสารเจือปนในเวเฟอร์แบบกระจายจะถูกควบคุมโดยการปรับเวลาและอุณหภูมิการแพร่กระจาย

2. การใช้งาน:

เวเฟอร์ Epitaxisส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ประสิทธิภาพสูง เช่น ทรานซิสเตอร์ความถี่สูง อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ และวงจรรวม ที่ชั้นเยื่อบุผิวนำเสนอคุณลักษณะทางไฟฟ้าที่เหนือกว่า เช่น ความคล่องตัวของตัวพาที่สูงขึ้นและความหนาแน่นของข้อบกพร่องที่ต่ำกว่า ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเหล่านี้

เวเฟอร์แบบกระจายถูกใช้เป็นส่วนใหญ่ในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้พลังงานต่ำและคุ้มค่า เช่น MOSFET แรงดันต่ำและวงจรรวม CMOS กระบวนการผลิตการแพร่กระจายที่ง่ายและราคาไม่แพงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเหล่านี้

3. ความแตกต่างของประสิทธิภาพ:

เวเฟอร์ Epitaxisโดยทั่วไปจะแสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเวเฟอร์แบบกระจาย รวมถึงการเคลื่อนที่ของตัวพาที่สูงกว่า ความหนาแน่นของข้อบกพร่องที่ต่ำกว่า และความเสถียรทางความร้อนที่เพิ่มขึ้น ข้อดีเหล่านี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง

แม้ว่าเวเฟอร์แบบกระจายอาจมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าต่ำกว่าเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นเวเฟอร์แบบอีพิเทเชียล แต่ประสิทธิภาพก็เพียงพอสำหรับการใช้งานหลายอย่าง นอกจากนี้ ต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่ายังทำให้เป็นทางเลือกที่แข่งขันได้สำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้พลังงานต่ำและคำนึงถึงต้นทุน

4. ต้นทุนการผลิต:

การประดิษฐ์ของเวเฟอร์ epitaxisค่อนข้างซับซ้อนต้องใช้อุปกรณ์ที่ทันสมัยและเทคโนโลยีขั้นสูง เพราะเหตุนี้,เวเฟอร์ epitaxisย่อมมีราคาแพงกว่าในการผลิต

ในทางกลับกัน แผ่นเวเฟอร์แบบกระจายเกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตที่ง่ายกว่าซึ่งใช้อุปกรณ์และเทคโนโลยีที่พร้อมใช้งาน ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตลดลง

5. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม:

กระบวนการผลิตของเวเฟอร์ epitaxisอาจสร้างของเสียและมลพิษได้มากขึ้นเนื่องจากการใช้สารเคมีอันตรายและการแปรรูปที่อุณหภูมิสูง

การผลิตแผ่นเวเฟอร์แบบกระจายมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า เนื่องจากสามารถทำได้โดยใช้อุณหภูมิที่ต่ำกว่าและใช้สารเคมีน้อยลง

บทสรุป:

เยื่อบุผิวและเวเฟอร์แบบกระจายมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันในแง่ของกระบวนการผลิต พื้นที่การใช้งาน ประสิทธิภาพ ต้นทุน และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม การเลือกระหว่างเวเฟอร์ทั้งสองประเภทนี้ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะและข้อจำกัดด้านงบประมาณเป็นอย่างมาก