1. Khung bốn câu hỏi trước khi đặt hàng

1. Four questions before you order

Trước khi tra bảng thông số, hãy trả lời bốn câu hỏi này. Chúng thu hẹp lựa chọn nhanh hơn bất kỳ danh mục sản phẩm nào:

Before consulting any specification table, answer these four questions. They narrow the field faster than any product catalogue:

1. Thiết bị của bạn nhận đường kính nào? Đây là ràng buộc cứng. Chuck, cassette, buồng ăn mòn và máy quang khắc đều có giới hạn kích thước. Wafer to hơn không cắt nhỏ được, wafer nhỏ hơn thì lãng phí diện tích gia công.
2. Bạn gia công một mặt hay hai mặt? Quyết định SSP hay DSP, và ảnh hưởng trực tiếp tới chi phí.
3. Quy trình có bước nhiệt độ cao nào không? Nếu có, độ bền cơ học của đế trở nên quan trọng, và bạn cần cân nhắc giữa CZ và FZ.
4. Kết quả dùng để làm gì? Tập thao tác, hiệu chuẩn máy, hay chế tạo linh kiện để công bố? Câu trả lời quyết định phân hạng Prime, Test hay Dummy.

1. What diameter does your equipment accept? This is a hard constraint. Chucks, cassettes, etch chambers and mask aligners all have size limits. A larger wafer cannot be cut down; a smaller one wastes usable area.
2. Do you process one face or both? This decides SSP versus DSP, and directly affects cost.
3. Does the process include high-temperature steps? If so, substrate mechanical strength matters and you must weigh CZ against FZ.
4. What is the output for? Handling practice, tool calibration, or devices for publication? The answer sets the grade — Prime, Test or Dummy.

2. MEMS và cảm biến

2. MEMS and sensors

MEMS chia thành hai nhánh với yêu cầu đế khác hẳn nhau.

MEMS splits into two branches with quite different substrate requirements.

MEMS khối (bulk micromachining) khắc sâu vào thân wafer để tạo màng, dầm, hốc. Chọn silic định hướng (100) vì ăn mòn ướt bất đẳng hướng trong KOH hoặc TMAH dừng lại ở mặt (111), tạo vách nghiêng 54,7° rất dễ dự đoán. Chọn DSP nếu bạn cần căn chỉnh mặt nạ hai mặt — điều gần như luôn cần khi khắc xuyên phiến.

Bulk micromachining etches deep into the wafer body to form membranes, beams and cavities. Choose silicon with (100) orientation, because anisotropic wet etching in KOH or TMAH stops on the (111) plane, producing highly predictable 54.7° sidewalls. Choose DSP if you need double-side mask alignment — almost always the case for through-wafer etching.

MEMS bề mặt và cấu trúc dày hưởng lợi rõ rệt từ SOI. Lớp oxit chôn (BOX) hoạt động như lớp dừng ăn mòn tự nhiên, cho phép kiểm soát chiều dày cấu trúc chính xác tới mức lớp device được định nghĩa sẵn từ nhà sản xuất thay vì phụ thuộc thời gian ăn mòn. Cấu hình phổ biến cho MEMS là lớp device 10 µm trên BOX 2 µm, đường kính 6 inch.

Surface MEMS and thick structures benefit markedly from SOI. The buried oxide (BOX) acts as a natural etch stop, so structural thickness is defined by the manufacturer rather than by etch timing. A common MEMS configuration is a 10 µm device layer over a 2 µm BOX at 6-inch diameter.

3. Quang tử và viễn thông quang

3. Photonics and optical communications

Lựa chọn đế phụ thuộc vào việc bạn cần phát ánh sáng hay chỉ dẫn ánh sáng.

Substrate choice depends on whether you need to emit light or merely guide it.

Cần phát xạ ở bước sóng viễn thông (1310 nm và 1550 nm): dùng InP. Silic có vùng cấm xiên nên phát xạ rất kém; InP có vùng cấm thẳng và nằm đúng dải bước sóng sợi quang dùng. Đế InP bán cách điện pha tạp sắt là lựa chọn chuẩn cho mạch tích hợp quang tử, giúp giảm ghép nhiễu điện dung giữa các linh kiện.

To emit at telecom wavelengths (1310 nm and 1550 nm): use InP. Silicon has an indirect bandgap and emits very poorly; InP has a direct bandgap sitting exactly in the band optical fibre uses. Semi-insulating iron-doped InP is the standard choice for photonic integrated circuits, reducing capacitive crosstalk between components.

Chỉ cần dẫn và điều chế ánh sáng: dùng SOI. Chênh lệch chiết suất giữa silic và lớp oxit chôn rất lớn, giam giữ ánh sáng cực tốt trong ống dẫn sóng có tiết diện chỉ vài trăm nanomet. Đây là nền tảng của toàn bộ ngành quang tử silic. Lưu ý lớp BOX phải đủ dày để trường quang không rò xuống đế bên dưới.

To guide and modulate only: use SOI. The refractive index contrast between silicon and buried oxide is large, confining light extremely well in waveguides only a few hundred nanometres across. This underpins the entire silicon photonics industry. Note the BOX must be thick enough that the optical field does not leak into the handle wafer.

4. Epitaxy GaN và LED

4. GaN epitaxy and LEDs

GaN gần như không có đế cùng vật liệu ở quy mô thương mại, nên hầu hết lớp GaN được nuôi dị chất trên đế khác. Tiêu chí chọn đế là độ lệch hằng số mạng, độ lệch hệ số giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt.

GaN has almost no commercially available native substrate, so most GaN layers are grown heteroepitaxially on a foreign substrate. Selection criteria are lattice mismatch, thermal expansion mismatch and thermal conductivity.

• Sapphire — lựa chọn phổ biến nhất cho LED khả kiến. Giá hợp lý, trong suốt nên ánh sáng thoát ra dễ, bền hoá học. Chọn mặt C-plane (0001) đánh bóng epi-ready. Nhược điểm là dẫn nhiệt kém, hạn chế công suất hoạt động.
• SiC — dẫn nhiệt cao hơn sapphire nhiều lần và độ lệch hằng số mạng với GaN nhỏ hơn. Đây là đế chuẩn cho GaN-on-SiC dùng trong khuếch đại công suất RF, nơi tản nhiệt là yếu tố quyết định.
• AlN — dùng cho LED tử ngoại UV-C. Vùng cấm rộng khoảng 6,2 eV nên AlN trong suốt với tia UV bước sóng ngắn, trong khi sapphire bắt đầu hấp thụ. Độ lệch hằng số mạng với AlGaN giàu nhôm cũng nhỏ, cho chất lượng tinh thể tốt hơn hẳn.

• Sapphire — the most common choice for visible LEDs. Reasonably priced, transparent so light escapes easily, chemically robust. Choose C-plane (0001) with an epi-ready polish. Its weakness is poor thermal conductivity, which caps operating power.
• SiC — several times more thermally conductive than sapphire, with a smaller lattice mismatch to GaN. It is the standard substrate for GaN-on-SiC in RF power amplifiers, where heat removal is decisive.
• AlN — used for UV-C LEDs. Its wide bandgap of roughly 6.2 eV keeps AlN transparent to short-wavelength UV where sapphire begins absorbing. Its small lattice mismatch to aluminium-rich AlGaN also yields markedly better crystal quality.

5. Điện tử công suất và xe điện

5. Power electronics and EVs

Đây là lĩnh vực SiC đang thay thế silic nhanh nhất. SiC có vùng cấm rộng và điện trường đánh thủng cao hơn silic khoảng một bậc độ lớn, nên với cùng mức điện áp chịu đựng, lớp trôi có thể mỏng hơn và pha tạp cao hơn nhiều — dẫn tới điện trở dẫn thấp hơn hẳn và tổn hao chuyển mạch nhỏ hơn.

This is where SiC is displacing silicon fastest. SiC has a wide bandgap and a breakdown field roughly an order of magnitude above silicon, so for the same voltage rating the drift layer can be much thinner and more heavily doped — giving far lower on-resistance and smaller switching losses.

Chọn 4H-SiC N-type pha tạp nitơ cho linh kiện dẫn dòng theo chiều đứng như MOSFET và diode Schottky công suất. Định hướng off-axis 4° quan trọng vì nó buộc lớp epitaxy sao chép đúng polytype của đế thay vì hình thành polytype khác. Digifund cung cấp 4H-SiC N-type ở 3", 4" và 6".

Choose 4H-SiC N-type with nitrogen doping for vertical-conduction devices such as power MOSFETs and Schottky diodes. The 4° off-axis orientation matters because it forces the epitaxial layer to replicate the substrate polytype rather than nucleating a different one. Digifund supplies 4H-SiC N-type at 3", 4" and 6".

Nếu vẫn dùng silic cho linh kiện điện áp cao — thyristor, IGBT — hãy chọn FZ thay vì CZ, vì cần điện trở suất cao và rất đồng đều trong vùng trôi. Lý do chi tiết nằm trong bài CZ vs FZ silicon wafer.

If you stay with silicon for high-voltage devices — thyristors, IGBTs — choose FZ over CZ, since the drift region needs high and very uniform resistivity. The full reasoning is in CZ vs FZ silicon wafer.

6. RF, MMIC và 5G

6. RF, MMIC and 5G

Yêu cầu chung của mọi ứng dụng tần số cao là đế phải tổn hao thấp. Đế dẫn điện tốt sẽ hút năng lượng từ đường truyền và làm hỏng hệ số phẩm chất của mạch. Vì vậy đế bán cách điện là tiêu chuẩn.

The common requirement across all high-frequency work is a low-loss substrate. A conductive substrate drains energy from transmission lines and destroys circuit quality factor. Semi-insulating substrates are therefore the norm.

• GaAs bán cách điện — độ linh động electron cao và đế tổn hao thấp, là vật liệu kinh điển cho MMIC và mạch khuếch đại nhiễu thấp.
• SiC HPSI (bán cách điện độ tinh khiết cao) — dùng làm đế cho HEMT GaN-on-SiC trong trạm gốc và radar, kết hợp tổn hao thấp với dẫn nhiệt xuất sắc.
• RF-SOI — lớp BOX cách ly linh kiện khỏi đế, giảm mạnh tổn hao và ghép nhiễu. Đây là nền tảng của các chip chuyển mạch ăng-ten trong điện thoại di động.

• Semi-insulating GaAs — high electron mobility on a low-loss substrate, the classic material for MMICs and low-noise amplifiers.
• SiC HPSI (high-purity semi-insulating) — the substrate for GaN-on-SiC HEMTs in base stations and radar, combining low loss with excellent thermal conductivity.
• RF-SOI — the BOX isolates devices from the handle wafer, sharply cutting loss and crosstalk. It underpins the antenna switch chips in mobile phones.

7. Pin mặt trời và quang điện

7. Solar cells and photovoltaics

Nghiên cứu quang điện dùng nhiều loại đế khác nhau tuỳ hướng tiếp cận. Với pin silic truyền thống, wafer CZ-Si pha tạp boron là chuẩn công nghiệp. Với pin hiệu suất rất cao dạng đa lớp tiếp giáp, GaAs là vật liệu nền vì vùng cấm thẳng và hệ số hấp thụ cao.

Photovoltaic research uses a range of substrates depending on the approach. For conventional silicon cells, boron-doped CZ-Si is the industry standard. For very-high-efficiency multi-junction cells, GaAs is the base material thanks to its direct bandgap and high absorption coefficient.

Với pin màng mỏng, pin nhuộm nhạy quang và pin perovskite, thứ bạn cần không phải wafer bán dẫn mà là kính dẫn điện trong suốt. Kính FTO thường được ưu tiên hơn ITO cho các quy trình có bước ủ nhiệt độ cao vì FTO ổn định nhiệt tốt hơn. Digifund cung cấp kính ITO ở 7, 10, 15 và 100 Ω/sq cùng kính FTO 15 Ω/sq.

For thin-film, dye-sensitised and perovskite cells, what you need is not a semiconductor wafer but transparent conductive glass. FTO is usually preferred over ITO for processes with high-temperature annealing because FTO is more thermally stable. Digifund supplies ITO glass at 7, 10, 15 and 100 Ω/sq, plus FTO glass at 15 Ω/sq.

8. Phòng lab đào tạo

8. Teaching laboratories

Phòng lab phục vụ giảng dạy có bài toán ngược với phòng lab nghiên cứu: số lượng wafer tiêu thụ lớn nhưng yêu cầu chất lượng thấp, vì mục tiêu là sinh viên học được thao tác chứ không phải tạo ra linh kiện hoạt động.

Teaching labs face the inverse problem of research labs: high wafer consumption but low quality requirements, since the goal is for students to learn handling rather than to produce working devices.

• Buổi tập cầm nắm, dùng nhíp, nạp cassette: wafer Dummy. Sinh viên chắc chắn sẽ làm vỡ vài tấm trong tuần đầu — đó là một phần của việc học.
• Bài thực hành quang khắc, ăn mòn, oxy hoá: wafer Test. Đủ tốt để nhìn thấy kết quả rõ ràng dưới kính hiển vi mà không tốn kém.
• Đồ án tốt nghiệp, luận văn cần số liệu công bố: wafer Prime, nhưng chỉ đúng số lượng cần cho mẻ cuối.

• Handling, tweezer and cassette-loading practice: Dummy wafers. Students will break several in the first week — that is part of learning.
• Lithography, etching and oxidation lab sessions: Test wafers. Good enough to show clear results under a microscope without the expense.
• Final-year projects and theses needing publishable data: Prime wafers, but only the exact quantity for the final run.

Digifund hỗ trợ đơn hàng nhỏ phục vụ R&D và giảng dạy, không yêu cầu số lượng tối thiểu lớn như các nhà sản xuất quốc tế.

Digifund supports small R&D and teaching orders, without the large minimum quantities international manufacturers typically require.

9. Bảng tra nhanh theo ứng dụng

9. Quick reference by application

Câu hỏi thường gặp

Frequently asked questions