Maikling Panimula sa High-Resistivity Silicon Wafers

Ang high-resistivity silicon wafers (HR-Si), gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan nito, ay isang monocrystalline na silicon na materyal na may napakataas na resistivity. Sa advanced na larangan ng pagmamanupaktura ng semiconductor, ang pagkawala ng mataas na dalas ay naging isang malaking hamon sa disenyo ng high-end na chip. Salamat sa napakataas na resistivity nito, ang high-resistivity na silicon wafer ay nagsisilbing perpektong solusyon upang sugpuin ang pagkawala ng substrate at alisin ang parasitic crosstalk.

Ang mga karaniwang silicon wafer na pinagtibay ng mga conventional logic chips (gaya ng mga CPU at GPU) ay doped na may partikular na konsentrasyon ng mga impurities upang mapadali ang electrical conduction at transistor formation, na may tipikal na resistivity na 1–50 Ω·cm o mas mababa pa. Sa kaibahan, ang high-resistivity na silicon wafer ay nagtatampok ng resistivity na higit sa 1000 Ω·cm at nagpapakita ng halos intrinsic na estado na may napakababang doping concentration.

Bakit Kinakailangan ang High-Resistivity Silicon Wafer?

Sa patuloy na pagtaas ng mga frequency ng komunikasyon, ang mga karaniwang substrate ng silikon ay may matinding pisikal na limitasyon. Ang mataas na resistivitymga manipis na silikonay mainam na mga solusyon upang matugunan ang mga pangunahing isyu ng high-frequency signal transmission sa mga substrate ng silikon.

1. Nabawasan ang Pagkawala ng Substrate

Sa mataas na dalas na mga kondisyon ng pagpapatakbo, ang mga electromagnetic wave ay tatagos sa insulating layer at pagkatapos ay papasok sa mga substrate ng silikon. Ang mga karaniwang silicon na substrate na may mababang resistivity ay maaaring makabuo ng mga eddy current na nagko-convert ng high-frequency na RF signal energy sa thermal energy, kaya nagdudulot ng matinding pagkawala ng enerhiya. Sa kabaligtaran, ang high-resistivity na silicon ay halos hindi konduktibo, na maaaring epektibong sugpuin ang mga eddy currents at mapanatili ang enerhiya ng signal.

2. Pinaliit na Parasitic Capacitance at Crosstalk

Ang maraming bahagi ng RF sa mga chips tulad ng mga inductors at switch ay may posibilidad na bumuo ng parasitic capacitive coupling sa pamamagitan ng conductive substrate, na maaaring magdulot ng interference ng mutual signal. Gayunpaman, ang isang high-resistivity na silicon na substrate ay maaaring harangan ang "conductive path" na ito at lubos na mapahusay ang antas ng paghihiwalay sa mga bahagi.

3. Pinahusay na Quality Factor (Q Factor) ng mga Passive Device

Ang high-resistivity silicon wafer ay maaaring makabuluhang mapabuti ang Q factor ng on-chip inductors at epektibong mapababa ang ingay ng signal at paggamit ng kuryente sa mga aplikasyon ng radio frequency circuit.

Mga Pangunahing Sitwasyon ng Application ng High-Resistivity Silicon Wafers

1. Mga field ng radio frequency at microwave

2. Mga substrate na application para sa RF MEMS switch, filter, at phase shifter

3. Mga aplikasyon ng pagsasama ng antenna na nakabatay sa silicon at mga aparatong millimeter-wave (mga 5G front-end module)

4. Silicon photonic waveguide application

5. Paggawa ng mga TSV interposer