半导体行业一直与硅材料密不可分。因为硅的四价特性使其具有微弱的导电性,既不能当导体也不能充当绝缘体。但是如果掺杂一些特殊的材料,可以改变其导电特性。
(图片来源:MEMS)
三五族
除了四价的硅之外,从上图周期表也可以看到, 还有三五族半导体元素(三族的元素包含:硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl),五族的元素包含:氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi))。
这些三五族元素也具有许多特点,具有快速的电子传输速度,可被运用在半导体晶体管的制造过程中,提升晶体管的效能。此外,三五族材料因为具有良好的电光/光电转换效率,因此被大量运用在LED行业,比较常用的一种就是砷化镓。
硅VS 砷化镓
硅多用于低速集成电路(2GHz),砷化镓多用于高速使用(2GHz以上);硅材料几乎不能发光,砷化镓可发光,因此可以用于光电行业。硅的功率损耗大于砷化镓,良率低于砷化镓。目前硅的成熟制程是8英寸晶圆,先进制程12英寸,而砷化镓成熟制程即6英寸。
砷化镓多用于微波器件、光电集成器件、功率器件等制造,硅器件多用于逻辑器件、存储器、太阳能电池中,且两者具有较大的不可替代性。 |