Gallium Nitride Epitaxial Wafers: En introduksjon til fremstillingsprosessen

Galliumnitrid (GaN)epitaksial wafervekst er en kompleks prosess, ofte ved hjelp av en to-trinns metode. Denne metoden involverer flere kritiske stadier, inkludert høytemperaturbaking, bufferlagvekst, rekrystallisering og gløding. Ved omhyggelig å kontrollere temperaturen gjennom disse stadiene, forhindrer to-trinns vekstmetoden effektivt wafer-vridning forårsaket av gittermistilpasning eller spenning, noe som gjør den til den dominerende fabrikasjonsmetoden forGaN epitaksiale wafereglobalt.

1. ForståelseEpitaksiale oblater

Anepitaksial waferbestår av et enkrystallsubstrat som et nytt enkrystalllag vokser på. Dette epitaksiale laget spiller en avgjørende rolle i å bestemme omtrent 70 % av den endelige enhetens ytelse, noe som gjør den til et viktig råmateriale i produksjon av halvlederbrikker.

Plassert oppstrøms i halvlederindustrikjeden,epitaksiale waferetjene som en grunnleggende komponent, som støtter hele halvlederindustrien. Produsenter bruker avanserte teknologier som Chemical Vapor Deposition (CVD) og Molecular Beam Epitaxy (MBE) for å avsette og vokse epitaksiallaget på substratmaterialet. Disse skivene gjennomgår deretter videre prosessering gjennom fotolitografi, tynnfilmavsetning og etsing for å bli halvlederskiver. Deretter disseoblaterkuttes i individuelle dyser, som deretter pakkes og testes for å lage de endelige integrerte kretsene (IC). Gjennom hele chipproduksjonsprosessen er konstant interaksjon med chipdesignfasen avgjørende for å sikre at sluttproduktet oppfyller alle spesifikasjoner og ytelseskrav.

2. Anvendelser av GaNEpitaksiale oblater

De iboende egenskapene til GaN gjørGaN epitaksiale waferespesielt godt egnet for applikasjoner som krever drift med høy effekt, høy frekvens og middels til lav spenning. Noen sentrale bruksområder inkluderer:

Høy nedbrytningsspenning: Det brede båndgapet til GaN gjør at enheter kan tåle høyere spenninger sammenlignet med tradisjonelle silisium- eller galliumarsenid-motstykker. Denne egenskapen gjør GaN ideell for applikasjoner som 5G-basestasjoner og militære radarsystemer.

Høy konverteringseffektivitet: GaN-baserte strømbryterenheter viser betydelig lavere på-motstand sammenlignet med silisiumenheter, noe som resulterer i reduserte koblingstap og forbedret energieffektivitet.

Høy termisk ledningsevne: GaNs utmerkede varmeledningsevne muliggjør effektiv varmeavledning, noe som gjør den egnet for bruk med høy effekt og høy temperatur.

Høy nedbrytningsstyrke for elektrisk felt: Mens GaNs elektriske nedbrytningsfeltstyrke er sammenlignbar med silisiumkarbid (SiC), begrenser faktorer som halvlederbehandling og gittermismatch vanligvis spenningshåndteringskapasiteten til GaN-enheter til rundt 1000V, med en sikker driftsspenning generelt under 650V.

3. Klassifisering av GaNEpitaksiale oblater

Som et tredjegenerasjons halvledermateriale tilbyr GaN en rekke fordeler, inkludert høytemperaturmotstand, utmerket kompatibilitet, høy varmeledningsevne og et stort båndgap. Dette har ført til utbredt bruk i ulike bransjer.GaN epitaksiale waferekan kategoriseres basert på deres substratmateriale: GaN-on-GaN, GaN-on-SiC, GaN-on-Sapphire og GaN-on-Silicon. Blant disse,GaN-on-Silicon wafereer for tiden de mest brukte på grunn av lavere produksjonskostnader og modne produksjonsprosesser.**