Galliumnitriidi epitaksiaalsed vahvlid: sissejuhatus valmistamisprotsessi

Galliumnitriid (GaN)epitaksiaalne vahvelkasv on keeruline protsess, mis sageli kasutab kaheetapilise meetodit. See meetod hõlmab mitmeid kriitilisi etappe, sealhulgas kõrgel temperatuuril küpsetamine, puhverkihi kasvatamine, ümberkristalliseerimine ja lõõmutamine. Kontrollides hoolikalt temperatuuri nendes etappides, hoiab kaheastmeline kasvumeetod tõhusalt ära vahvlite väändumise, mis on põhjustatud võre ebakõlast või pingest, muutes selle valdavaks tootmismeetodiksGaN epitaksiaalsed vahvlidglobaalselt.

1. ArusaamineEpitaksiaalsed vahvlid

Anepitaksiaalne vahvelkoosneb ühekristalllisest substraadist, millele kasvatatakse uus ühekristallkiht. See epitaksiaalne kiht mängib otsustavat rolli umbes 70% lõpliku seadme jõudluse määramisel, muutes selle oluliseks tooraineks pooljuhtkiipide valmistamisel.

Asub pooljuhtide tööstuse ahelas ülesvoolu,epitaksiaalsed vahvlidtoimib aluskomponendina, mis toetab kogu pooljuhtide tootmistööstust. Tootjad kasutavad substraadimaterjalile epitaksiaalse kihi sadestamiseks ja kasvatamiseks täiustatud tehnoloogiaid, nagu keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) ja molekulaarkiirepitaksia (MBE). Neid vahvleid töödeldakse seejärel fotolitograafia, õhukese kile sadestamise ja söövitamise teel, et saada pooljuhtvahvlid. Järgnevalt needvahvlidlõigatakse üksikuteks stantsideks, mis seejärel pakitakse ja testitakse lõplike integraallülituste (IC-de) loomiseks. Kogu kiibi tootmisprotsessi vältel on pidev suhtlemine kiibi projekteerimisetapiga ülioluline tagamaks, et lõpptoode vastab kõikidele spetsifikatsioonidele ja jõudlusnõuetele.

2. GaN-i rakendusedEpitaksiaalsed vahvlid

GaN-i loomupärased omadused teevadGaN epitaksiaalsed vahvlidsobib eriti hästi rakendusteks, mis nõuavad suurt võimsust, kõrget sagedust ja kesk- kuni madalpinget. Mõned peamised rakendusvaldkonnad hõlmavad järgmist:

Kõrge rikkepinge: GaN lai riba võimaldab seadmetel taluda kõrgemaid pingeid võrreldes traditsiooniliste räni või galliumarseniidi analoogidega. See omadus muudab GaNi ideaalseks selliste rakenduste jaoks nagu 5G tugijaamad ja sõjaväe radarisüsteemid.

Kõrge konversioonitõhusus: GaN-põhistel toitelülitusseadmetel on silikoonseadmetega võrreldes oluliselt madalam sisselülitamistakistus, mille tulemuseks on väiksemad lülituskadud ja parem energiatõhusus.

Kõrge soojusjuhtivus: GaN-i suurepärane soojusjuhtivus võimaldab tõhusat soojuse hajumist, muutes selle sobivaks suure võimsusega ja kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks.

Kõrge läbilöögiga elektrivälja tugevus: kuigi GaN-i läbilöögi elektrivälja tugevus on võrreldav ränikarbiidiga (SiC), piiravad sellised tegurid nagu pooljuhtide töötlemine ja võre mittevastavus GaN-seadmete pingekäsitlusvõimet tavaliselt umbes 1000 V-ni, kusjuures ohutu tööpinge on üldiselt alla 650 V.

3. GaN klassifitseerimineEpitaksiaalsed vahvlid

Kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterjalina pakub GaN mitmeid eeliseid, sealhulgas vastupidavus kõrgele temperatuurile, suurepärane ühilduvus, kõrge soojusjuhtivus ja lai ribalaius. See on toonud kaasa selle laialdase kasutuselevõtu erinevates tööstusharudes.GaN epitaksiaalsed vahvlidsaab liigitada nende substraadi materjali alusel: GaN-on-GaN, GaN-on-SiC, GaN-on-Sapphire ja GaN-on-Silicon. Nende hulgasGaN-on-Silicon vahvlidon praegu kõige laialdasemalt kasutatavad nende madalamate tootmiskulude ja küpsete tootmisprotsesside tõttu.**