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50mm – 200mm 直徑範圍
IR 穿透 2–14μm 紅外線透射率
μₑ = 3900 cm²/V·s 電子遷移率
CZ / VGF 長晶 生長方法
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鍺襯底概覽

鍺(Ge)是第 4 族半導體,具有間接能隙 0.66 eV 與高電子遷移率 3,900 cm²/V·s,因此非常適用於紅外線光學與高速電子元件。

選擇 N 型(Sb)、P 型(Ga)或本徵(未摻雜)規格,直徑 50–200 mm,取向 (100)、(111) 和 (110),表面處理從 SSP/DSP 到 Epi-Ready,RMS <2Å。

5N+ 高純度、EPD < 5×10³/cm²,以及適用於嚴苛紅外線與外延應用的 Epi-Ready 表面。

晶體生長方法

我們採用柴可拉斯基(CZ)與 VGF 技術進行鍺生長,以滿足對晶體品質、直徑與生產效率的不同需求。

柴可拉斯基(CZ)

CZ 生長是大規模鍺製造的標準,可製備最大至 200 mm 的大直徑錠料,並提供均勻摻雜與穩定品質,滿足光學與電子應用需求。

VGF 生長

VGF(Vertical Gradient Freeze,垂直梯度凝固)可降低位錯密度並提升用於外延與高性能應用的特殊襯底均勻性。

紅外線透射

鍺在寬廣的 2–14 μm 範圍內具透射能力,折射率約為 4.0,使其成為紅外線光學中使用最廣泛的材料之一。

高折射率與低色散能在 10.6 μm 下為熱成像、FLIR 系統以及 CO₂ 雷射光學提供緊湊的鏡頭設計。

  • 2–14 μm 透射窗口,涵蓋 MWIR 與 LWIR 波段。
  • 高折射率(n ≈ 4.0)可實現緊湊且高效率的光學系統。
  • ~47% 兩面透射率,僅受費涅耳反射限制(未鍍膜)。
  • 可提供 AR 鍍膜(包含 DLC),以增強透射率與耐久性。

依波段的紅外線透射率

波長範圍透射率波段
2.0 – 3.0 μm ~47% (two-surface reflection limited) 中波短段
3.0 – 5.0 μm ~47% (intrinsic transparency) 中波窗口
8.0 – 12.0 μm ~47% (intrinsic transparency) 長波窗口
10.6 μm ~47% (CO₂ laser line) CO₂ 雷射譜線
12.0 – 14.0 μm > 40% (multiphonon edge begins) 延伸長波

數值為未鍍膜雙面拋光襯底的典型值;鍍有 AR 的光學元件可超過 97% 透射率。

太陽能電池與光伏

鍺是多接面 III-V 太陽能電池的首選襯底,能隙為 0.66 eV,可與 GaAs 與 InGaP 接面互補,以實現最大轉換效率。

太空等級鍺能提供低 EPD、精準取向以及衛星電力系統所需的熱穩定性。

鍺晶圓亦支援地面聚光光伏(CPV),具備經過驗證的可靠度與量產可擴展性。

SiGe 與高速電子

在鍺襯底上進行矽鍺(SiGe)外延可製備異質接面雙極電晶體(HBTs),其 fT/fmax 可超過 500 GHz,適用於高速數位與射頻應用。

Ge 與絕緣體上鍺(GOI)平台持續支援先進的 CMOS 與光子整合電路,用於下一代運算與光互連。

輻射偵測

高純度鍺(HPGe)提供傑出的能量解析度,用於伽瑪射線光譜學,使其成為核物理與輻射監測的參考材料。

鍺支援鋰漂移 Ge(Li) 與平面式探測器,應用於安防掃描、醫療影像與環境監測。

技術規格

參數可用範圍 / 值
材料 Single-crystal Germanium (Ge), 5N+ purity
直徑 50mm, 100mm, 150mm, 200mm
摻雜類型 N-type (Sb-doped), P-type (Ga-doped), Intrinsic (undoped)
電阻率 N-type: 0.01–40 Ω·cm, P-type: 0.01–30 Ω·cm, Intrinsic: > 40 Ω·cm
晶向 (100), (111), (110), off-cut ±0.5°
厚度 200μm–1000μm, standard SEMI thicknesses
表面拋光 SSP, DSP, Epi-Ready, RMS < 2Å
EPD(蝕刻坑密度) < 5×10³/cm²
TTV / 翹曲 / 變形 TTV < 5μm, Bow < 15μm, Warp < 20μm
能隙 0.66 eV (indirect)
電子遷移率 3,900 cm²/V·s
電洞遷移率 1,900 cm²/V·s
IR 透射範圍 2–14μm, n ≈ 4.0
折射率 4.003 @ 10.6μm (CO₂ laser wavelength)
熱導率 60 W/m·K
密度 5.323 g/cm³
包裝 Vacuum-sealed, single-wafer shippers, Class 100

應用

🔭

紅外光學與熱成像

高折射率(n ≈ 4.0)與 2–14 μm 透射率,使鍺成為紅外線透鏡、窗片與熱成像系統的標準材料。

☀️

太陽能電池與光伏

鍺襯底支援多接面 III-V 太陽能電池,適用於太空與地面聚光光伏應用。

⚡

高速電子

高電子遷移率(3,900 cm²/V·s)與 SiGe 異質外延技術,支援高速數位電路、射頻元件與光子互連。

☢️

輻射偵測

高純度鍺(HPGe)為伽馬射線光譜分析、核能監測與安檢篩查提供卓越的能量解析度。

📡

衛星與航太

耐輻射的鍺襯底支援衛星太陽能電池陣列、紅外光學元件與航太光電系統。

🔬

研發與特用襯底

可自訂晶向、摻雜與厚度選項,支援光子學、量子技術與先進半導體元件領域的研究。

品質與認證

GINECHIP 鍺晶圓依據 ISO 9001:2015 製造並進行 100% 檢測,亦可符合 SEMI M1–M13 標準以及 RoHS/REACH 要求。

晶體取向檢測 X 射線繞射驗證:(100)、(111) 與 (110),偏切角 ±0.5°。
蝕刻坑密度(EPD)量測 蝕刻坑密度限制:< 5×10³/cm²。
晶圓幾何控制 幾何規格:TTV<5μm,Bow<15μm,Warp<20μm。
AFM 表面粗糙度 AFM 表面粗糙度限制:在 5×5μm 掃描範圍內,RMS <2Å。
電阻率與霍爾量測 N 型:0.01–40 Ω·cm;P 型:0.01–30 Ω·cm;本徵:> 40 Ω·cm。
粒子計數(雷射掃描) 雷射表面掃描粒子限值:≤10個@ 0.3μm。
雷射標記驗證 依循 SEMI M12/M13 規範於正面或背面採用軟標記,以進行雷射標記驗證。
外觀與包裝檢驗 最終目視與包裝檢驗在 Class 100 潔淨室中使用真空封裝的單晶圓運送載具進行。

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ISO 9001:2015 5N+ 純度 磊晶就緒 <2Å RoHS / REACH