사파이어는 알루미나 단결정으로, 삼중정계, 육방정계 구조를 가지고 있습니다. 결정 구조는 산소 원자 3개와 알루미늄 원자 2개가 공유 결합으로 매우 조밀하게 배열되어 있으며, 강한 결합 사슬과 격자 에너지를 가지고 있습니다. 결정 내부에는 불순물이나 결함이 거의 없어 우수한 전기 절연성, 투명성, 우수한 열전도도, 그리고 높은 강성 특성을 가지고 있습니다. 광학 윈도우 및 고성능 기판 소재로 널리 사용됩니다. 그러나 사파이어는 분자 구조가 복잡하고 이방성이 있으며, 결정 방향에 따라 물리적 특성에 미치는 영향이 크게 다르므로 용도 또한 다양합니다. 일반적으로 사파이어 기판은 C, R, A, M 면 방향으로 제공됩니다.
의 응용 프로그램C-플레인 사파이어 웨이퍼
질화갈륨(GaN)은 넓은 밴드갭을 가진 3세대 반도체로, 넓은 직접 밴드갭, 강력한 원자 결합, 높은 열전도도, 우수한 화학적 안정성(산에 거의 부식되지 않음), 그리고 강력한 방사선 내성을 가지고 있어 광전자, 고온 및 전력 소자, 그리고 고주파 마이크로파 소자 분야에서 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다. 그러나 GaN은 높은 녹는점으로 인해 대면적 단결정 재료를 얻기가 어려워, 일반적으로 다른 기판 위에 헤테로에피택시(heteroepitaxy) 성장하는 것이 일반적인 방법이며, 이는 기판 재료에 대한 요구 조건이 더 높습니다.
와 비교해서사파이어 기판다른 결정면과 함께 C-평면(<0001> 방향) 사파이어 웨이퍼와 그룹 Ⅲ-Ⅴ 및 Ⅱ-Ⅵ(예: GaN)에 증착된 필름 사이의 격자 상수 불일치율은 비교적 작고 두 가지 사이의 격자 상수 불일치율은AlN 필름버퍼층으로 사용할 수 있는 GaN은 크기가 훨씬 작으며, GaN 결정화 공정에서 고온 내성 요건을 충족합니다. 따라서 GaN 성장에 널리 사용되는 기판 소재로, 백색/청색/녹색 LED, 레이저 다이오드, 적외선 감지기 등에 사용될 수 있습니다.
C-평면 사파이어 기판에서 성장된 GaN 필름은 극성 축, 즉 C축 방향으로 성장한다는 점이 언급할 가치가 있습니다.이는 성숙한 성장 공정 및 에피택시 공정, 비교적 낮은 비용, 안정적인 물리적 및 화학적 특성뿐만 아니라 더 나은 처리 성능을 제공합니다.C-방향 사파이어 웨이퍼의 원자는 O-al-al-o-al-O 배열로 결합되는 반면, M-방향 및 A-방향 사파이어 결정은 al-O-al-O로 결합됩니다.Al-Al은 M-방향 및 A-방향 사파이어 결정과 비교하여 Al-O보다 결합 에너지가 낮고 결합력이 약하기 때문에 C-사파이어의 가공은 주로 가공이 더 쉬운 Al-Al 키를 열고 더 높은 표면 품질을 얻을 수 있으며 더 나은 질화갈륨 에피택셜 품질을 얻을 수 있어 초고휘도 백색/청색 LED의 품질을 향상시킬 수 있습니다. 반면, C축을 따라 성장된 박막은 자발적이고 압전적인 분극 효과를 나타내어 박막 내부에 강한 내부 전기장(활성층 양자우물)을 형성하고, 이로 인해 GaN 박막의 발광 효율이 크게 감소합니다.
A-평면 사파이어 웨이퍼애플리케이션
사파이어 단결정은 우수한 종합 성능, 특히 우수한 투과율로 인해 적외선 투과 효과를 향상시키고 군사용 광전 장비에 널리 사용되는 이상적인 중적외선 창 재료가 될 수 있습니다.A 사파이어는 면의 법선 방향으로 극성면(C면)인 비극성 표면입니다.일반적으로 A 방향 사파이어 결정의 품질은 C 방향 결정보다 우수하며 전위가 적고 모자이크 구조가 적으며 결정 구조가 더 완전하므로 광 투과 성능이 더 좋습니다.동시에 a면에서 Al-O-Al-O 원자 결합 모드로 인해 A 방향 사파이어의 경도와 내마모성이 C 방향 사파이어보다 상당히 높습니다.따라서 A 방향 칩은 대부분 창 재료로 사용됩니다. 또한, A 사파이어는 균일한 유전율과 높은 절연 특성을 가지고 있어 하이브리드 마이크로일렉트로닉스 기술뿐만 아니라, TlBaCaCuO3(TbBaCaCuO3), Tl-2212와 같은 초고도 전도체 성장, 산화세륨(CeO2) 사파이어 복합 기판 위에 이종 에피택셜 초전도막 성장에도 응용될 수 있습니다. 그러나 Al-O의 높은 결합 에너지로 인해 가공이 더 어렵습니다.
의 응용 프로그램R/M 평면 사파이어 웨이퍼
R면은 사파이어의 비극성 표면이므로, 사파이어 소자에서 R면 위치의 변화는 기계적, 열적, 전기적, 광학적 특성을 변화시킵니다. 일반적으로 R면 사파이어 기판은 실리콘의 헤테로에피택셜 증착에 선호되며, 주로 반도체, 마이크로파 및 마이크로전자 집적 회로 응용 분야에서 사용됩니다. 또한 납, 기타 초전도 부품, 고저항 저항기 생산에도 사용되며, 갈륨비소 또한 R형 기판 성장에 사용될 수 있습니다. 현재 스마트폰과 태블릿 컴퓨터 시스템의 보급으로 R면 사파이어 기판은 스마트폰과 태블릿 컴퓨터에 사용되는 기존 복합 표면탄성파(SAW) 소자를 대체하여 성능을 향상시킬 수 있는 소자용 기판을 제공하고 있습니다.
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게시 시간: 2024년 7월 16일