ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับเวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความต้านทานสูง

เวเฟอร์ซิลิคอนความต้านทานสูง (HR-Si) ตามชื่อของมัน คือวัสดุซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์ที่มีความต้านทานสูงมาก ในสาขาการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูง การสูญเสียความถี่สูงกลายเป็นความท้าทายที่สำคัญในการออกแบบชิประดับไฮเอนด์ เนื่องจากมีความต้านทานสูงเป็นพิเศษ เวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความต้านทานสูงจึงทำหน้าที่เป็นโซลูชั่นที่ดีเยี่ยมในการยับยั้งการสูญเสียซับสเตรตและกำจัดการแทรกซึมของปรสิต

เวเฟอร์ซิลิคอนมาตรฐานที่ใช้โดยชิปลอจิกทั่วไป (เช่น CPU และ GPU) ได้รับการเจือด้วยความเข้มข้นของสารเจือปนเพื่อช่วยให้การนำไฟฟ้าและการสร้างทรานซิสเตอร์ง่ายขึ้น โดยมีความต้านทานโดยทั่วไปอยู่ที่ 1–50 Ω·cm หรือต่ำกว่านั้นด้วยซ้ำ แตกต่างออกไป เวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความต้านทานสูงมีความต้านทานมากกว่า 1,000 Ω·cm และแสดงสถานะที่เกือบจะอยู่ภายในโดยมีความเข้มข้นของสารต้องห้ามต่ำมาก

เหตุใดจึงต้องใช้เวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความต้านทานสูง

ด้วยความถี่ในการสื่อสารที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง พื้นผิวซิลิกอนมาตรฐานจึงมีข้อจำกัดทางกายภาพที่รุนแรง มีความต้านทานสูงเวเฟอร์ซิลิคอนเป็นโซลูชั่นที่ดีเยี่ยมในการแก้ไขปัญหาสำคัญของการส่งสัญญาณความถี่สูงบนพื้นผิวซิลิกอน

1. ลดการสูญเสียพื้นผิว

ในสภาวะการทำงานที่มีความถี่สูง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะทะลุผ่านชั้นฉนวนแล้วเข้าสู่พื้นผิวซิลิกอน พื้นผิวซิลิกอนมาตรฐานที่มีความต้านทานต่ำอาจสร้างกระแสเอ็ดดี้ที่แปลงพลังงานสัญญาณ RF ความถี่สูงเป็นพลังงานความร้อน ดังนั้นจึงทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างรุนแรง ในทางตรงกันข้าม ซิลิคอนที่มีความต้านทานสูงเกือบจะไม่นำไฟฟ้า ซึ่งสามารถระงับกระแสเอ็ดดี้และรักษาพลังงานสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. ลดความจุของปรสิตและ Crosstalk ให้เหลือน้อยที่สุด

ส่วนประกอบ RF หลายตัวบนชิป เช่น ตัวเหนี่ยวนำและสวิตช์ มีแนวโน้มที่จะสร้างการเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟแบบปรสิตผ่านซับสเตรตที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ซึ่งอาจทำให้เกิดการรบกวนสัญญาณซึ่งกันและกัน อย่างไรก็ตาม สารตั้งต้นซิลิคอนที่มีความต้านทานสูงสามารถปิดกั้น "เส้นทางนำไฟฟ้า" นี้ และเพิ่มระดับการแยกระหว่างส่วนประกอบได้อย่างมาก

3. ปรับปรุงปัจจัยด้านคุณภาพ (Q Factor) ของอุปกรณ์แบบพาสซีฟ

เวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความต้านทานสูงสามารถปรับปรุงปัจจัย Q ของตัวเหนี่ยวนำบนชิปได้อย่างมาก และลดสัญญาณรบกวนและการใช้พลังงานในการใช้งานวงจรความถี่วิทยุได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สถานการณ์การใช้งานหลักๆ ของเวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความต้านทานสูง

1. สนามความถี่วิทยุและไมโครเวฟ

2. การใช้งานพื้นผิวสำหรับสวิตช์ ตัวกรอง และตัวเปลี่ยนเฟส RF MEMS

3. การประยุกต์ใช้การรวมเสาอากาศที่ใช้ซิลิคอนและอุปกรณ์คลื่นมิลลิเมตร (โมดูลส่วนหน้า 5G)

4. การใช้งานท่อนำคลื่นโฟโตนิกซิลิคอน

5. การผลิตอินเตอร์โพเซอร์ TSV