Gallium Nitride Epitaxial Wafers: En introduktion til fremstillingsprocessen

Galliumnitrid (GaN)epitaksial wafervækst er en kompleks proces, der ofte bruger en to-trins metode. Denne metode involverer flere kritiske stadier, herunder højtemperaturbagning, bufferlagsvækst, omkrystallisation og udglødning. Ved omhyggeligt at kontrollere temperaturen gennem disse stadier forhindrer to-trins vækstmetoden effektivt wafer-vridning forårsaget af gittermismatch eller stress, hvilket gør den til den dominerende fremstillingsmetode forGaN epitaksiale wafereglobalt.

1. ForståelseEpitaksiale oblater

Anepitaksial waferbestår af et enkelt-krystal substrat, hvorpå et nyt enkelt-krystal lag vokser. Dette epitaksiale lag spiller en afgørende rolle i at bestemme cirka 70 % af den endelige enheds ydeevne, hvilket gør den til et vigtigt råmateriale i fremstilling af halvlederchips.

Placeret opstrøms i halvlederindustriens kæde,epitaksiale oblatertjene som en grundlæggende komponent, der understøtter hele halvlederfremstillingsindustrien. Producenter bruger avancerede teknologier som Chemical Vapor Deposition (CVD) og Molecular Beam Epitaxy (MBE) til at afsætte og dyrke det epitaksiale lag på substratmaterialet. Disse wafere gennemgår derefter yderligere behandling gennem fotolitografi, tyndfilmaflejring og ætsning for at blive til halvlederwafers. Efterfølgende er disseoblaterer skåret i individuelle matricer, som derefter pakkes og testes for at skabe de endelige integrerede kredsløb (IC'er). Gennem hele chipproduktionsprocessen er konstant interaktion med chipdesignfasen afgørende for at sikre, at det endelige produkt opfylder alle specifikationer og ydeevnekrav.

2. Anvendelser af GaNEpitaksiale oblater

De iboende egenskaber af GaN gørGaN epitaksiale waferesærligt velegnet til applikationer, der kræver høj effekt, høj frekvens og mellem- til lavspændingsdrift. Nogle vigtige anvendelsesområder omfatter:

Høj nedbrydningsspænding: GaN's brede båndgab gør det muligt for enheder at modstå højere spændinger sammenlignet med traditionelle silicium- eller galliumarsenid-modstykker. Denne egenskab gør GaN ideel til applikationer som 5G-basestationer og militære radarsystemer.

Høj konverteringseffektivitet: GaN-baserede strømkoblingsenheder udviser betydeligt lavere tænd-modstand sammenlignet med siliciumenheder, hvilket resulterer i reducerede koblingstab og forbedret energieffektivitet.

Høj termisk ledningsevne: GaNs fremragende varmeledningsevne muliggør effektiv varmeafledning, hvilket gør den velegnet til applikationer med høj effekt og høj temperatur.

Høj nedbrydningselektrisk feltstyrke: Mens GaNs elektriske nedbrydningsfeltstyrke er sammenlignelig med siliciumcarbid (SiC), begrænser faktorer som halvlederbehandling og gittermismatch typisk GaN-enhedernes spændingshåndteringskapacitet til omkring 1000V, med en sikker driftsspænding generelt under 650V.

3. Klassificering af GaNEpitaksiale oblater

Som et tredje generations halvledermateriale tilbyder GaN adskillige fordele, herunder højtemperaturmodstand, fremragende kompatibilitet, høj termisk ledningsevne og et bredt båndgab. Dette har ført til udbredt anvendelse i forskellige brancher.GaN epitaksiale waferekan kategoriseres baseret på deres substratmateriale: GaN-on-GaN, GaN-on-SiC, GaN-on-Sapphire og GaN-on-Silicon. Blandt disseGaN-on-Silicon oblaterer i øjeblikket de mest udbredte på grund af deres lavere produktionsomkostninger og modne fremstillingsprocesser.**