Galliumnitridiepitaksiaaliset kiekot: Johdatus valmistusprosessiin

galliumnitridi (GaN)epitaksiaalinen kiekkokasvu on monimutkainen prosessi, jossa käytetään usein kaksivaiheista menetelmää. Tämä menetelmä sisältää useita kriittisiä vaiheita, mukaan lukien korkean lämpötilan paisto, puskurikerroksen kasvu, uudelleenkiteytyminen ja hehkutus. Säätämällä lämpötilaa huolellisesti näiden vaiheiden ajan, kaksivaiheinen kasvatusmenetelmä estää tehokkaasti kiekkojen vääntymisen, joka johtuu hilan yhteensopimattomuudesta tai jännityksestä, mikä tekee siitä vallitsevan valmistusmenetelmänGaN epitaksiaaliset kiekotmaailmanlaajuisesti.

1. YmmärtäminenEpitaksiaaliset kiekot

Anepitaksiaalinen kiekkokoostuu yksikiteisestä alustasta, jolle kasvatetaan uusi yksikidekerros. Tällä epitaksiaalisella kerroksella on ratkaiseva rooli määritettäessä noin 70 % lopullisen laitteen suorituskyvystä, joten se on tärkeä raaka-aine puolijohdesirun valmistuksessa.

Sijaitsee puolijohdeteollisuuden ketjussa ylävirtaan,epitaksiaaliset kiekottoimii peruskomponenttina, joka tukee koko puolijohdeteollisuutta. Valmistajat käyttävät kehittyneitä tekniikoita, kuten Chemical Vapor Deposition (CVD) ja Molecular Beam Epitaxy (MBE), kerrostaakseen ja kasvattaakseen epitaksiaalista kerrosta substraattimateriaalille. Näitä kiekkoja käsitellään sitten edelleen fotolitografialla, ohutkalvopinnoituksella ja syövytyksellä, jolloin niistä tulee puolijohdekiekkoja. Myöhemmin nämävohveleitapaloitetaan yksittäisiksi muottiksi, jotka sitten pakataan ja testataan lopullisten integroitujen piirien (ICs) luomiseksi. Koko sirun tuotantoprosessin ajan jatkuva vuorovaikutus sirun suunnitteluvaiheen kanssa on ratkaisevan tärkeää sen varmistamiseksi, että lopputuote täyttää kaikki spesifikaatiot ja suorituskykyvaatimukset.

2. GaN:n sovelluksetEpitaksiaaliset kiekot

GaN:n luontaiset ominaisuudet tekevätGaN epitaksiaaliset kiekotsoveltuu erityisen hyvin sovelluksiin, jotka vaativat suurta tehoa, korkeataajuutta ja keski- tai matalajännitekäyttöä. Joitakin keskeisiä sovellusalueita ovat:

High Breakdown Voltage: GaN:n laaja kaistaväli mahdollistaa laitteiden kestävän korkeampia jännitteitä verrattuna perinteisiin pii- tai galliumarsenidivastineisiin. Tämä ominaisuus tekee GaN:sta ihanteellisen sovelluksiin, kuten 5G-tukiasemiin ja sotilaallisiin tutkajärjestelmiin.

Korkea muunnostehokkuus: GaN-pohjaisilla tehonkytkentälaitteilla on huomattavasti pienempi kytkentäresistanssi verrattuna piilaitteisiin, mikä vähentää kytkentähäviöitä ja parantaa energiatehokkuutta.

Korkea lämmönjohtavuus: GaN:n erinomainen lämmönjohtavuus mahdollistaa tehokkaan lämmönpoiston, mikä tekee siitä sopivan suuritehoisiin ja korkeisiin lämpötiloihin.

Suuri sähkökentän voimakkuus: Vaikka GaN:n sähkökentän voimakkuus on verrattavissa piikarbidiin (SiC), tekijät, kuten puolijohdekäsittely ja hilan epäsovitus, rajoittavat GaN-laitteiden jännitteenkäsittelykapasiteetin tyypillisesti noin 1000 V:iin turvallisen käyttöjännitteen ollessa yleensä alle 650 V.

3. GaN:n luokitteluEpitaksiaaliset kiekot

Kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalina GaN tarjoaa lukuisia etuja, kuten korkean lämpötilan kestävyyden, erinomaisen yhteensopivuuden, korkean lämmönjohtavuuden ja laajan kaistanvälin. Tämä on johtanut sen laajaan käyttöön eri toimialoilla.GaN epitaksiaaliset kiekotvoidaan luokitella niiden substraattimateriaalin perusteella: GaN-on-GaN, GaN-on-SiC, GaN-on-Sapphire ja GaN-on-Silicon. Näiden joukossaGaN-on-Silicon kiekotovat tällä hetkellä yleisimmin käytetyt alhaisempien tuotantokustannustensa ja kypsien valmistusprosessiensa vuoksi.**