การผลิตซิลิคอนเวเฟอร์ - ความรู้

ที่มา: mksinst.com

การทำให้บริสุทธิ์ซิลิคอนโพลีคาร์บอเนตเกรดอิเล็กทรอนิกส์ (Polysilicon)

Schematic of a submerged electrode arc furnace used in the production of MG-Si

รูปที่ 1. แผนผังของเตาอาร์คอิเล็กโทรดที่จมอยู่ใต้น้ำที่ใช้ในการผลิต MG-Si

ซิลิกอนเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองของเปลือกโลก (ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบแรก) เกิดขึ้นตามธรรมชาติในหินและทรายซิลิเกต (ที่มี Si-O) ธาตุซิลิกอนที่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ผลิตจากทรายควอตซ์และควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งมีสิ่งสกปรกค่อนข้างน้อย ซิลิกอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเป็นชื่อที่ใช้สำหรับเกรดของซิลิกอนที่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เป็นผลิตภัณฑ์ของกระบวนการที่เริ่มต้นด้วยการเปลี่ยนควอตซ์หรือทรายควอทไซต์เป็น "ซิลิคอนเกรดโลหะ" (MG-Si) ในทางไฟฟ้า เตาอาร์ก (รูปที่ 1) ตามปฏิกิริยาทางเคมี:

SiO2+ C → Si + CO2

ซิลิคอนที่เตรียมในลักษณะนี้เรียกว่า "เกรดโลหะ" เนื่องจากการผลิตส่วนใหญ่ของโลกไปสู่การทำเหล็กกล้า มีความบริสุทธิ์ประมาณ 98% MG-Si ไม่บริสุทธิ์เพียงพอสำหรับการใช้งานโดยตรงในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ส่วนเล็ก ๆ (5% - 10%) ของการผลิต MG-Si ทั่วโลกได้รับการทำให้บริสุทธิ์เพื่อใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การทำให้บริสุทธิ์ของซิลิกอนเกรด MG-Si เป็นเซมิคอนดักเตอร์ (อิเล็กทรอนิกส์) เป็นกระบวนการหลายขั้นตอนดังแสดงในรูปที่ 2 ในกระบวนการนี้ MG-Si เป็นพื้นแรกในโรงสีลูกเพื่อผลิตที่ละเอียดมาก (75%< ; 40 µM) อนุภาคซึ่งป้อนเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์แบบ Fluidized Bed Reactor (FBR) ที่นั่น MG-Si ทำปฏิกิริยากับก๊าซกรดไฮโดรคลอริกรัส (HCl) ที่ 575 K (ประมาณ300ºC) ตามปฏิกิริยา:

ศรี+ 3HCl → SiHCl3+ H2

ปฏิกิริยาไฮโดรคลอไรเซชันใน FBR ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซที่มีไตรคลอโรซิเลนประมาณ 90% (SiHCl3). ก๊าซที่เหลืออีก 10% ที่ผลิตในขั้นตอนนี้ส่วนใหญ่เป็น tetrachlorosilane, SiCl4กับ dichlorosilane บางชนิด SiH2Cl2. ส่วนผสมของก๊าซนี้ผ่านการกลั่นแบบเศษส่วนซึ่งจะทำให้ไตรคลอโรซิเลนบริสุทธิ์และรวบรวมและนำผลพลอยได้ของเตตระคลอโรซิเลนและไดคลอโรซิเลนกลับมาใช้ใหม่ กระบวนการทำให้บริสุทธิ์นี้ก่อให้เกิดไตรคลอโรซิเลนที่บริสุทธิ์อย่างยิ่งโดยมีสิ่งสกปรกที่สำคัญในส่วนที่ต่ำต่อช่วงพันล้าน ซิลิคอนโพลีคริสตัลลีนที่บริสุทธิ์และบริสุทธิ์ผลิตจากไตรคลอโรซิเลนที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยใช้วิธีการที่เรียกว่า“ กระบวนการของซีเมนส์” ในกระบวนการนี้ไตรคลอโรซิเลนจะเจือจางด้วยไฮโดรเจนและป้อนให้กับเครื่องปฏิกรณ์การสะสมไอเคมี ที่นั่นเงื่อนไขของปฏิกิริยาจะถูกปรับเพื่อให้ซิลิคอนโพลีคริสตัลลีนถูกสะสมบนแท่งซิลิกอนที่ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าตามการย้อนกลับของปฏิกิริยาการสร้างไตรคลอโรซิเลน

SiHCl3+ H2→ศรี+ 3HC

ผลพลอยได้จากปฏิกิริยาการสะสม (H2, HCl, SiHCl3, SiCl4และ SiH2Cl2) ถูกจับและรีไซเคิลผ่านกระบวนการผลิตและการทำให้บริสุทธิ์ไตรคลอโรซิเลนดังแสดงในรูปที่ 2 เคมีของกระบวนการผลิตการทำให้บริสุทธิ์และการสะสมของซิลิกอนที่เกี่ยวข้องกับซิลิกอนเกรดเซมิคอนดักเตอร์มีความซับซ้อนมากกว่าคำอธิบายง่ายๆนี้ นอกจากนี้ยังมีเคมีทางเลือกอีกหลายชนิดที่สามารถใช้สำหรับการผลิตโพลีซิลิคอน

rocess flow diagram for the production of semiconductor grade (electronic grade) silicon

รูปที่ 2. แผนผังการไหลของกระบวนการสำหรับการผลิตซิลิกอนเกรดเซมิคอนดักเตอร์ (เกรดอิเล็กทรอนิกส์)

การผลิตเวเฟอร์คริสตัลซิลิกอนเดี่ยว

เวเฟอร์ซิลิกอนที่คุ้นเคยกับพวกเราในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เป็นชิ้นบาง ๆ ของซิลิกอนผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่ที่เติบโตจากซิลิคอนโพลีคริสตัลลีนเกรดอิเล็กทรอนิกส์ที่หลอมละลาย กระบวนการที่ใช้ในการปลูกผลึกเดี่ยวเหล่านี้เรียกว่ากระบวนการ Czochralski หลังจากนักประดิษฐ์ Jan Czochralski รูปที่ 3 แสดงลำดับพื้นฐานและส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ Czochralski

Schematic of Czochralski process (b) Process equipment (reproduced with permission, PVA TePla AG 2017)

รูปที่ 3. แผนผังของกระบวนการ Czochralski (b) อุปกรณ์ในกระบวนการ (ผลิตซ้ำโดยได้รับอนุญาต PVA TePla AG 2017)

กระบวนการ Czochralski ดำเนินการในห้องที่สามารถอพยพออกได้ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า "ตัวดึงคริสตัล" ซึ่งบรรจุเบ้าหลอมขนาดใหญ่มักเป็นควอตซ์และองค์ประกอบความร้อนไฟฟ้า (รูปที่ 3 (a)) โพลีซิลิคอนเกรดเซมิคอนดักเตอร์ถูกโหลด (มีประจุ) ลงในเบ้าหลอมพร้อมกับปริมาณสารเจือปนที่แม่นยำเช่นฟอสฟอรัสหรือโบรอนที่อาจจำเป็นเพื่อให้เวเฟอร์ของผลิตภัณฑ์ระบุคุณสมบัติ P หรือ N การอพยพจะขจัดอากาศใด ๆ ออกจากห้องเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันของซิลิกอนที่ร้อนระหว่างกระบวนการเจริญเติบโต เบ้าหลอมที่มีประจุไฟฟ้าจะถูกให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าจนถึงอุณหภูมิที่เพียงพอที่จะหลอมละลายโพลีซิลิคอน (มากกว่า1421ºC) เมื่อประจุซิลิกอนละลายจนหมดคริสตัลเมล็ดเล็ก ๆ ที่ติดตั้งอยู่บนแท่งจะถูกลดระดับลงในซิลิกอนหลอมเหลว โดยทั่วไปผลึกเมล็ดจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 มม. และยาวได้ถึง 300 มม. ทำหน้าที่เป็น“ ตัวเริ่มต้น” สำหรับการเติบโตของผลึกซิลิกอนที่มีขนาดใหญ่ขึ้นจากการหลอม คริสตัลเมล็ดติดตั้งอยู่บนแท่งโดยมีด้านคริสตัลที่รู้จักในแนวตั้งในการหลอม (แง่ของคริสตัลถูกกำหนดโดย "Miller Indices") ในกรณีของผลึกเมล็ดด้านที่มีดัชนีมิลเลอร์เป็น< 100>="">< 110=""> หรือ< 111=""> มักจะถูกเลือก การเติบโตของคริสตัลจากการหลอมจะเป็นไปตามการวางแนวเริ่มต้นนี้ทำให้ผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่สุดท้ายเป็นที่รู้จัก หลังจากแช่ในการหลอมแล้วผลึกเมล็ดจะถูกดึงออกจากการหลอมอย่างช้าๆ (ไม่กี่ซม. / ชม.) เมื่อคริสตัลขนาดใหญ่โตขึ้น ความเร็วในการดึงกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางสุดท้ายของคริสตัลขนาดใหญ่ ทั้งคริสตัลและเบ้าหลอมจะถูกหมุนระหว่างการดึงคริสตัลเพื่อปรับปรุงความเป็นเนื้อเดียวกันของคริสตัลและการกระจายตัวเจือปน คริสตัลขนาดใหญ่สุดท้ายมีรูปร่างเป็นทรงกระบอก เรียกว่า "ลูกเปตอง" การเติบโตของ Czochralski เป็นวิธีที่ประหยัดที่สุดในการผลิตลูกเปตองคริสตัลซิลิกอนที่เหมาะสำหรับการผลิตเวเฟอร์ซิลิกอนสำหรับการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป (เรียกว่าเวเฟอร์ CZ) วิธีนี้สามารถสร้างลูกเปตองให้ใหญ่พอที่จะผลิตเวเฟอร์ซิลิกอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 450 มม. อย่างไรก็ตามวิธีนี้มีข้อ จำกัด บางประการ เนื่องจากลูกเปตองปลูกในควอตซ์ (SiO2) เบ้าหลอมมีการปนเปื้อนของออกซิเจนในซิลิกอนอยู่เสมอ (โดยทั่วไปคือ 1,018 อะตอม cm-3 หรือ 20 ppm) เบ้าหลอมกราไฟท์ถูกนำมาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนนี้อย่างไรก็ตามพวกมันก่อให้เกิดสิ่งเจือปนของคาร์บอนในซิลิกอนแม้ว่าจะมีความเข้มข้นต่ำกว่าก็ตาม สิ่งสกปรกทั้งออกซิเจนและคาร์บอนช่วยลดความยาวการแพร่กระจายของผู้ให้บริการรายย่อยในเวเฟอร์ซิลิกอนขั้นสุดท้าย ความสม่ำเสมอของสารเจือปนในแนวแกนและแนวรัศมียัง จำกัด อยู่ในซิลิกอน Czochralski ทำให้ยากที่จะได้รับเวเฟอร์ที่มีค่าความต้านทานมากกว่า 100 โอห์ม - ซม.

ซิลิกอนที่มีความบริสุทธิ์สูงกว่าสามารถผลิตได้โดยวิธีการที่เรียกว่าการกลั่น Float Zone (FZ) ในวิธีนี้แท่งซิลิกอนโพลีคริสตัลลีนจะติดตั้งในแนวตั้งในห้องเจริญเติบโตไม่ว่าจะอยู่ภายใต้สุญญากาศหรือบรรยากาศเฉื่อย แท่งโลหะไม่สัมผัสกับส่วนประกอบใด ๆ ในห้องยกเว้นก๊าซโดยรอบและผลึกเมล็ดที่ทราบทิศทางที่ฐาน (รูปที่ 4) แท่งจะถูกทำให้ร้อนโดยใช้ขดลวดความถี่วิทยุ (RF) แบบไม่สัมผัสซึ่งสร้างโซนของวัสดุที่หลอมละลายในแท่งโลหะโดยทั่วไปจะมีความหนาประมาณ 2 ซม. ในกระบวนการ FZ แท่งจะเคลื่อนที่ลงในแนวตั้งเพื่อให้บริเวณที่หลอมเหลวเลื่อนไปตามความยาวของแท่งโลหะผลักสิ่งสกปรกออกไปข้างหน้าของการหลอมและทิ้งซิลิกอนผลึกเดี่ยวที่มีความบริสุทธิ์สูง เวเฟอร์ซิลิกอน FZ มีความต้านทานสูงถึง 10,000 โอห์ม - ซม.

รูปที่ 4. การกำหนดค่าการเติบโตของคริสตัลโซนลอย

เมื่อสร้างลูกเปตองซิลิกอนแล้วจะถูกตัดเป็นความยาวที่สามารถจัดการได้และแต่ละความยาวกราวด์ให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการ แฟลตการวางแนวที่ระบุการเติมซิลิกอนและการวางแนวสำหรับเวเฟอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 200 มม. จะถูกกราวด์ลงในลูกเปตองในขั้นตอนนี้ด้วย สำหรับเวเฟอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 200 มม. แบนหลัก (ใหญ่ที่สุด) จะวางแนวตั้งฉากกับแกนคริสตัลที่ระบุเช่น< 111=""> หรือ< 100=""> (ดูรูปที่ 5) แฟลตรอง (เล็กกว่า) ระบุว่าเวเฟอร์เป็นแบบ p-type หรือ n-type เวเฟอร์ 200 มม. (8 นิ้ว) และ 300 มม. (12 นิ้ว) ใช้รอยบากเดี่ยวที่มุ่งเน้นไปที่แกนคริสตัลที่ระบุเพื่อระบุการวางแนวเวเฟอร์โดยไม่มีตัวบ่งชี้สำหรับประเภทการเติม รูปที่ 3 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างประเภทเวเฟอร์และตำแหน่งของแฟลตบนขอบเวเฟอร์

Wafer flat designators for different wafer orientation and doping

รูปที่ 5. ตัวกำหนดเวเฟอร์แบบแบนสำหรับการวางแนวเวเฟอร์และยาสลบ

หลังจากที่ลูกเปตองถูกบดเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการและสร้างแฟลตแล้วให้ตัดเป็นชิ้นบาง ๆ โดยใช้ใบมีดหุ้มเพชรหรือลวดเหล็ก ขอบของชิ้นซิลิกอนมักจะโค้งมนในขั้นตอนนี้ นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มเครื่องหมายเลเซอร์ที่ระบุชนิดของซิลิกอนความต้านทานผู้ผลิตและอื่น ๆ ไว้ใกล้กับแฟลตหลัก พื้นผิวทั้งสองของชิ้นส่วนที่ยังไม่เสร็จจะถูกบดเพื่อให้ชิ้นส่วนทั้งหมดอยู่ในความหนาและความเรียบที่กำหนด การเจียรจะทำให้ชิ้นงานมีความหนาหยาบและความทนทานต่อความเรียบหลังจากนั้นขั้นตอนการขัดจะขจัดเศษวัสดุที่ไม่ต้องการออกจากหน้าชิ้นสุดท้ายออกจากพื้นผิวที่เรียบแบนและไม่ผ่านการขัด โดยทั่วไปการขัดจะมีความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า 2.5 µm ในความเรียบของพื้นผิวเวเฟอร์

ขั้นตอนสุดท้ายในการผลิตเวเฟอร์ซิลิกอนเกี่ยวข้องกับสารเคมีการแกะสลักหลีกเลี่ยงชั้นผิวใด ๆ ที่อาจสะสมความเสียหายของคริสตัลและการปนเปื้อนระหว่างการเลื่อยการเจียรและการขัด ติดตามโดยขัดกลเคมี(CMP) เพื่อสร้างพื้นผิวที่มีการสะท้อนแสงสูงขีดข่วนและไม่ทำลายพื้นผิวด้านใดด้านหนึ่งของเวเฟอร์ การกัดทางเคมีทำได้โดยใช้สารละลาย etchant ของกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) ผสมกับกรดไนตริกและกรดอะซิติกที่สามารถละลายซิลิกอนได้ ใน CMP ชิ้นซิลิกอนจะถูกติดตั้งบนตัวยึดและวางไว้ในเครื่องจักร CMP ที่อื่นที่ผ่านการขัดเคมีและเชิงกล โดยปกติแล้ว CMP จะใช้แผ่นขัดโพลียูรีเทนชนิดแข็งรวมกับสารละลายของอลูมินาหรืออนุภาคขัดซิลิกาที่กระจายตัวละเอียดในสารละลายอัลคาไลน์ ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของกระบวนการ CMP คือซิลิคอนเวเฟอร์ที่เราในฐานะผู้ใช้คุ้นเคย มีพื้นผิวด้านหนึ่งที่สะท้อนแสงไม่เกิดรอยขีดข่วนและความเสียหายสูงซึ่งสามารถประดิษฐ์อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ได้

การผลิตเวเฟอร์สารกึ่งตัวนำผสม

เซมิคอนดักเตอร์แบบผสมเป็นวัสดุที่สำคัญในอุปกรณ์ทางทหารและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พิเศษอื่น ๆ เช่นเลเซอร์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูงไฟ LED ตัวรับแสงวงจรรวมออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ GaN ถูกนำมาใช้โดยทั่วไปในแอพพลิเคชั่น LED เชิงพาณิชย์ต่างๆมากมายตั้งแต่ปี 1990 .

ตารางที่ 1 แสดงรายการของเซมิคอนดักเตอร์แบบผสมของธาตุและไบนารี (สององค์ประกอบ) พร้อมกับลักษณะของช่องว่างของวงดนตรีและขนาดของมัน นอกจากเซมิคอนดักเตอร์แบบผสมไบนารีแล้วยังเป็นที่รู้จักและใช้เซมิคอนดักเตอร์สารประกอบเทอร์นารี (สามองค์ประกอบ) ในการประดิษฐ์อุปกรณ์ สารกึ่งตัวนำของสารประกอบเทอร์นารี ได้แก่ วัสดุเช่นอะลูมิเนียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ AlGaAs อินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ InGaAs และอินเดียมอลูมิเนียมอาร์เซไนด์ InAlAs Quarternary (สี่องค์ประกอบ) เซมิคอนดักเตอร์แบบผสมยังเป็นที่รู้จักและใช้ในไมโครอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

ความสามารถในการเปล่งแสงที่เป็นเอกลักษณ์ของสารกึ่งตัวนำผสมเกิดจากการที่พวกมันเป็นเซมิคอนดักเตอร์แบบช่องว่างวงตรง ตารางที่ 1 แสดงว่าเซมิคอนดักเตอร์ใดมีคุณสมบัตินี้ ความยาวคลื่นของแสงที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์ที่สร้างจากเซมิคอนดักเตอร์ช่องว่างวงโดยตรงขึ้นอยู่กับพลังงานช่องว่างของวงดนตรี ด้วยความชำนาญในการออกแบบโครงสร้างช่องว่างวงดนตรีของอุปกรณ์คอมโพสิตที่สร้างขึ้นจากสารกึ่งตัวนำผสมที่แตกต่างกันโดยมีช่องว่างวงดนตรีโดยตรงวิศวกรจึงสามารถผลิตอุปกรณ์เปล่งแสงแบบโซลิดสเตตที่มีตั้งแต่เลเซอร์ที่ใช้ในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงไปจนถึงหลอดไฟ LED ที่มีประสิทธิภาพสูง การอภิปรายโดยละเอียดเกี่ยวกับผลกระทบของช่องว่างของวงดนตรีทั้งทางตรงและทางอ้อมในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อยู่นอกเหนือขอบเขตของงานนี้

เซมิคอนดักเตอร์แบบผสมไบนารีที่เรียบง่ายสามารถเตรียมได้ในปริมาณมากและเวเฟอร์คริสตัลเดี่ยวผลิตโดยกระบวนการที่คล้ายกับที่ใช้ในการผลิตเวเฟอร์ซิลิคอน GaAs, InP และแท่งเซมิคอนดักเตอร์ผสมอื่น ๆ สามารถปลูกได้โดยใช้วิธี Czochralski หรือ Bridgman-Stockbarger กับเวเฟอร์ที่เตรียมในลักษณะที่คล้ายกับการผลิตเวเฟอร์ซิลิกอน การปรับสภาพพื้นผิวของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบผสม (กล่าวคือทำให้เป็นแผ่นสะท้อนแสงและแบน) มีความซับซ้อนเนื่องจากมีองค์ประกอบอย่างน้อยสององค์ประกอบและองค์ประกอบเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับสารกัดและสารกัดกร่อนในแฟชั่นที่แตกต่างกัน

ระบบวัสดุ	ชื่อ	สูตร	ช่องว่างพลังงาน (eV)	ประเภทวงดนตรี (I=ทางอ้อม D=โดยตรง)
IV	เพชร	C	5.47	I
	ซิลิคอน	ศรี	1.124	I
	เจอร์เมเนียม	เก	0.66	I
	ดีบุกสีเทา	Sn	0.08	D
IV-IV	ซิลิคอนคาร์ไบด์	SiC	2.996	I
IV-IV	ซิลิคอน - เจอร์เมเนียม	ศรีxเก1-x	Var.	I
IIV-V	ตะกั่วซัลไฟด์	PbS	0.41	D
	ตะกั่ว Selenide	PbSe	0.27	D
	ตะกั่วเทลลูไรด์	PbTe	0.31	D
III-V	อลูมิเนียมไนไตรด์	AlN	6.2	I
	อลูมิเนียมฟอสฟอรัส	AlP	2.43	I
	อลูมิเนียม Arsenide	อนิจจา	2.17	I
	อลูมิเนียม Antimonide	AlSb	1.58	I
	แกลเลียมไนไตรด์	GaN	3.36	D
	แกลเลียมฟอสฟอรัส	GaP	2.26	I
	แกลเลียมอาร์เซไนด์	GaAs	1.42	D
	แกลเลียม Antimonide	GaSb	0.72	D
	อินเดียมไนไตรด์	โรงแรม	0.7	D
	อินเดียมฟอสไฟด์	InP	1.35	D
	อินเดียมอาร์เซไนด์	ใน	0.36	D
	อินเดียมแอนติโมไนด์	InSb	0.17	D
II-VI	สังกะสีซัลไฟด์	ZnS	3.68	D
	สังกะสีซีลีไนด์	ZnSe	2.71	D
	สังกะสีเทลลูไรด์	ZnTe	2.26	D
	แคดเมียมซัลไฟด์	ซีดีเอส	2.42	D
	แคดเมียมซีลีเนียม	CdSe	1.70	D
	แคดเมียมเทลลูไรด์	CdTe	1.56	D

ตารางที่ 1. เซมิคอนดักเตอร์ของธาตุและเซมิคอนดักเตอร์แบบผสมไบนารี