Verbindungshalbleiter
Jenseits von Silizium — GaAs, GaN, SiC, InP für HF, Leistungselektronik, Photonik.
Übersicht
Verbindungshalbleiter ermöglichen Leistungen, die Silizium allein nicht erreichen kann.
Von <strong>SI-GaAs</strong> über <strong>4H-SiC</strong> bis <strong>InP</strong>.
Materialkatalog
Galliumarsenid (GaAs)
Das Arbeitstier der HF- und Mikrowellenelektronik. Direkte Bandlücke von 1,42 eV.
- SI-GaAs für HF-Schalter, LNAs, Leistungsverstärker (Mobilfunk, WiFi, SATCOM)
- N-Typ und P-Typ für optoelektronische Bauelemente (VCSEL, Fotodetektoren)
- Erhältlich in 2″–6″-Durchmessern, SSP und DSP
- Epi-Ready mit < 3 Å RMS Oberflächenrauheit
Galliumnitrid (GaN)
Halbleiter mit großer Bandlücke (3,4 eV) für Hochleistungs-, Hochfrequenz- und Hochtemperaturbetrieb.
- GaN-on-Si: kosteneffizient für Leistungs-HEMTs bis 650 V
- GaN-on-SiC: überlegene Wärmeabfuhr für HF-HEMTs (5G-Basisstationen, Radar, EW)
- GaN-on-Sapphire: Blau-/Grün-/UV-LED-Epitaxie
- Freistehendes GaN: geringste Defektdichte für Laserdioden
Siliziumkarbid (SiC)
4H-SiC- und 6H-SiC-Polytypen mit Wärmeleitfähigkeit 490 W/m·K.
- 4H-SiC: MOSFETs, JBS-/MPS-Dioden (600 V–3,3 kV)
- Halbisolierendes 4H-SiC für GaN-HEMT-Epi auf SiC
- 6H-SiC: Optoelektronik, UV-Fotodioden
- N-Typ und SI erhältlich, Durchmesser 100 mm und 150 mm
Indiumphosphid (InP)
Hohe Elektronengeschwindigkeit und direkte Bandlücke bei 1,34 eV.
- N-Typ- und Fe-dotierte SI-Substrate
- 2″–4″-Durchmesser, Epi-Ready-Politur
- DFB-/FP-Laser, PIN-/APD-Fotodetektoren, EO-Modulatoren
- HBT- und HEMT-Strukturen für Betrieb >100 GHz
Saphir (Al₂O₃)
Hexagonale Kristallstruktur, transparent von UV bis mittlerem IR.
- C-Ebene (0001) für LED-Epi; R-Ebene für SOS
- 2″–8″-Durchmesser, SSP und DSP
- Strukturiertes Saphirsubstrat (PSS) für verbesserte LED-Lichtauskopplung
- Hohe Thermostabilität bis 1800 °C
Aluminiumnitrid (AlN)
Ultra-breite Bandlücke (6,2 eV), Wärmeleitfähigkeit ~320 W/m·K.
- Einkristall-AlN-Substrate, 1″–2″-Durchmesser
- Natives Substrat für AlGaN-basierte Tief-UV-LEDs (UVC-Desinfektion)
- Polykristallines AlN für Wärmemanagement-Anwendungen
- AlN-Schichten in SAW-Qualität auf Si und Saphir
Technische Spezifikationen
| Parameter | Verfügbarer Bereich |
|---|---|
| Materials | GaAs, GaN-on-Si, GaN-on-SiC, InP, SiC (4H-SiC, 6H-SiC), Sapphire, AlN, GaSb, InAs, InSb |
| Diameter | 50mm (2″), 76mm (3″), 100mm (4″), 150mm (6″), 200mm (8″) |
| Orientation | 〈100〉, 〈111〉, C-plane, R-plane, A-plane, M-plane (material-dependent) |
| Dopant / Type | Semi-Insulating (SI), N-type (Si-doped), P-type (Zn/Mg-doped), UID (unintentionally doped) |
| Thickness | 350μm–1000μm (custom thinning to 100μm available) |
| Surface Polish | SSP, DSP, Epi-Ready (RMS < 0.3nm for GaAs, < 0.5nm for SiC) |
| Resistivity | SI GaAs: > 10⁷ Ω·cm; N-type GaAs: 10⁻³–10⁻¹ Ω·cm; SI SiC: > 10⁵ Ω·cm |
| Micropipe Density (SiC) | < 1/cm² for high-grade 4H-SiC substrates (MPD down to 0.1/cm²) |
| EPD | GaAs: < 5×10³/cm²; InP: < 5×10⁴/cm²; SiC: < 5×10³/cm² |
| TTV / Bow / Warp | As low as < 5μm TTV, < 15μm Bow, < 20μm Warp |
| Packaging | Single-wafer cassettes, vacuum-sealed, Class 1 cleanroom packaging |
Anwendungsmatrix
| Anwendung | Empfohlenes Substrat | Schlüsseleigenschaft |
|---|---|---|
| Mobiles HF-Frontend | SI-GaAs | Hohe Elektronenbeweglichkeit, SI-Widerstand |
| 5G-Basisstations-PA | GaN-on-SiC | Hohe Leistungsdichte, Wärmemanagement |
| Wechselrichter für Elektrofahrzeuge | 4H-SiC | Hohe Durchbruchspannung, niedriges Rds(on) |
| 100G/400G optischer Transceiver | InP (SI) | Direkte Bandlücke, hohe Trägergeschwindigkeit |
| Blau-/Grün-LED | GaN-on-Sapphire | Gitteranpassung, kosteneffizient, transparent |
| UVC-LED (265 nm) | AlN | UV-transparent, gitterangepasst an AlGaN |
| mmWave-Radar (77 GHz) | SI-GaAs oder InP | Hochfrequenzverstärkung, niedrige Rauschzahl |
| Strahlungsharte Elektronik | 4H-SiC oder GaN | Große Bandlücke, Strahlungstoleranz |
Qualität & Lieferkette
Alle Substrate durchlaufen strenge Eingangsqualitätsprüfung. Vollständige Rückverfolgbarkeit in ISO 9001:2015 Lieferkette.
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