Эпитаксиальные пластины нитрида галлия: введение в процесс изготовления

Нитрид галлия (GaN)эпитаксиальная пластинарост представляет собой сложный процесс, часто использующий двухэтапный метод. Этот метод включает в себя несколько важных этапов, включая высокотемпературный обжиг, рост буферного слоя, рекристаллизацию и отжиг. Благодаря тщательному контролю температуры на всех этапах двухэтапный метод выращивания эффективно предотвращает коробление пластин, вызванное несоответствием решетки или напряжением, что делает его преобладающим методом изготовленияЭпитаксиальные пластины GaNглобально.

1. ПониманиеЭпитаксиальные пластины

Анэпитаксиальная пластинасостоит из монокристаллической подложки, на которой выращивается новый монокристаллический слой. Этот эпитаксиальный слой играет решающую роль в определении примерно 70% производительности конечного устройства, что делает его жизненно важным сырьем в производстве полупроводниковых чипов.

Занимая лидирующие позиции в цепочке полупроводниковой промышленности,эпитаксиальные пластиныслужат основополагающим компонентом, поддерживающим всю индустрию производства полупроводников. Производители используют передовые технологии, такие как химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE), для нанесения и выращивания эпитаксиального слоя на материале подложки. Затем эти пластины подвергаются дальнейшей обработке посредством фотолитографии, осаждения тонких пленок и травления, чтобы стать полупроводниковыми пластинами. Впоследствии этивафлиразрезаются на отдельные кристаллы, которые затем упаковываются и тестируются для создания окончательных интегральных схем (ИС). На протяжении всего процесса производства чипов постоянное взаимодействие с этапом проектирования чипов имеет решающее значение для обеспечения соответствия конечного продукта всем спецификациям и требованиям к производительности.

2. Применение GaN.Эпитаксиальные пластины

Собственные свойства GaN делаютЭпитаксиальные пластины GaNособенно хорошо подходит для приложений, требующих высокой мощности, высокой частоты и среднего и низкого напряжения. Некоторые ключевые области применения включают в себя:

Высокое напряжение пробоя: широкая запрещенная зона GaN позволяет устройствам выдерживать более высокие напряжения по сравнению с традиционными аналогами из кремния или арсенида галлия. Эта характеристика делает GaN идеальным для таких приложений, как базовые станции 5G и военные радиолокационные системы.

Высокая эффективность преобразования: силовые коммутационные устройства на основе GaN демонстрируют значительно более низкое сопротивление в открытом состоянии по сравнению с кремниевыми устройствами, что приводит к снижению потерь при переключении и повышению энергоэффективности.

Высокая теплопроводность: отличная теплопроводность GaN обеспечивает эффективное рассеивание тепла, что делает его пригодным для применений с высокой мощностью и высокими температурами.

Высокая напряженность электрического поля пробоя. Хотя напряженность электрического поля пробоя GaN сравнима с напряженностью электрического поля карбида кремния (SiC), такие факторы, как обработка полупроводников и несоответствие решеток, обычно ограничивают способность выдерживать напряжение устройств GaN примерно до 1000 В, при этом безопасное рабочее напряжение обычно ниже 650 В.

3. Классификация GaNЭпитаксиальные пластины

Как полупроводниковый материал третьего поколения GaN обладает многочисленными преимуществами, включая устойчивость к высоким температурам, отличную совместимость, высокую теплопроводность и широкую запрещенную зону. Это привело к его широкому распространению в различных отраслях.Эпитаксиальные пластины GaNИх можно разделить на категории в зависимости от материала подложки: GaN-на-GaN, GaN-на-SiC, GaN-на-сапфире и GaN-на-кремнии. Среди нихПластины GaN-на-кремниив настоящее время наиболее широко используются из-за более низких производственных затрат и отлаженных производственных процессов.**