ガリウム砒素ウェハ VS.シリコンウェーハ
はじめに
電子機器の発展とともに、人々はウェハー、チップ、半導体、集積回路にますます注目するようになった。誰もがチップの本質を理解しようとしている。彼らの頭の中は疑問でいっぱいだ。ウェハーとは何か？チップとは何か？その関係は？どんな材料を使って作るのか？その短所と長所は？この記事では、ガリウムヒ素ウェーハとシリコンウェーハを比較することで、これらの疑問にお答えします。両者についてより明確な理解を深めていただければ幸いである。
図1 ガリウム砒素ウェハー
ウェハーとチップ
- ウェハーとは？
ウエハーとは、集積回路やその他の重要な電子機器を製造するために使用される半導体の薄片である。ウェハは集積回路の基盤です。ウェハーも集積回路も、電子産業の心臓部とみなされています。
- チップとは？
チップ、集積回路、ICは、一片の半導体材料に埋め込まれた電子回路群である。さまざまなミニ・トランジスタや電子部品がチップ上にまとめられています。
- その違いは？
ウェハはチップの基板です。チップはウェハーに組み込まれている。これらは一緒にセットされ、エレクトロニクス分野で広く採用されている。
図2.ウェハー上のチップ
ガリウムヒ素ウェハー VS.シリコン・ウエハ
--シリコン・ウエハ
- 長所
伝統的に、シリコンは次のような利点があるため、ウェハーの材料として選ばれている。シリコン・ウェーハの主な利点はそのコストにある。すなわち、シリコンは他の材料に比べて非常に安価であり、現在では半導体市場の90％以上を占めている。また、シリコン・ウェーハは理想的な電流・電圧処理能力を持つため、幅広い用途に使用されている。
- 短所
しかし、シリコンは、より大きなサイズのウエハーを必要とする 顧客の要求に応えることができない。シリコンは、すべての原子が単結晶の形に整列しているため、もろい材料です。クラックが入る可能性があるため、大型ウェハーの製造にはほとんど使われない。割れるのを防ぐためにウェーハの厚みを増すと、それに伴ってコストが上昇し、シリコンの価格優位性が失われる。
--ガリウムヒ素ウェハー
- 長所：
現在、ガリウム砒素ウェーハがシリコンウェーハの代替品として登場している。GaAsウェハーにはいくつかの技術的利点がある。以下に挙げる。
- 第一に、ガリウム砒素ウェーハの内部では、電子の移動速度がシリコンの内部よりもはるかに速い。そのため、この砒化ガリウムは高速通信デバイスの製造に広く使われている。
- 第二に、ガリウム砒素ウェハーには、電気を光に変えるユニークな能力がある。この特筆すべき光学特性は、レーザーダイオード、光学窓、太陽電池、その他のオプトエレクトロニクスへの広範な応用に貢献している。
- ガリウムヒ素ベースのデバイスには、さらに多くの利点がある。GaAsはシリコンに比べて飽和磁場が低く、動作温度範囲も広い。また、GaAsウエハは電子回路のノイズを低減することができる。
- 短所
とはいえ、ガリウムヒ素ウェハーには次のような欠点がある。
- GaAsは希少で入手が困難なため、ガリウムヒ素はシリコンより高価である。しかし、その高い効率は、高いコストを正当化する。ガリウム砒素ウェーハは、通常、より高い要件と高い予算が要求される新規の装置やプロジェクトに採用される。
- GaAsはシリコンのような固有の酸化物を形成しないが、シリコンは酸化物を絶縁体として使用して自身を保護することができる。
- ヒ素は非常に有毒であるため、ガリウムヒ素コンポーネントの取り扱いと廃棄には十分な注意が必要である。
結論
半導体産業と電子産業にとって、ウェハーとチップの両方が非常に重要であり、ウェハーの製造にはさまざまな材料が使われてきた。シリコン・ウェーハは安価な選択肢であり、ガリウムヒ素ウェーハは電子移動度、印象的な光学機能、高効率で有名である。スタンフォード・アドバンスト・マテリアル（SAM）は、LECおよびVGF法で製造された単結晶ガリウムヒ素ウェハーを提供しています。詳しくはホームページをご覧ください。
