Epitaksialne rezine galijevega nitrida: Uvod v postopek izdelave

Galijev nitrid (GaN)epitaksialna rezinarast je kompleksen proces, ki pogosto uporablja dvostopenjsko metodo. Ta metoda vključuje več kritičnih stopenj, vključno s pečenjem pri visoki temperaturi, rastjo vmesne plasti, rekristalizacijo in žarjenjem. Z natančnim nadzorom temperature v teh fazah dvostopenjska metoda rasti učinkovito preprečuje upogibanje rezin, ki ga povzroči neusklajenost rešetke ali stres, zaradi česar je prevladujoča metoda izdelave zaGaN epitaksialne rezineglobalno.

1. RazumevanjeEpitaksialne rezine

Anepitaksialna rezinasestoji iz monokristalnega substrata, na katerem je zrasla nova monokristalna plast. Ta epitaksialna plast igra ključno vlogo pri določanju približno 70 % zmogljivosti končne naprave, zaradi česar je pomembna surovina pri proizvodnji polprevodniških čipov.

Postavljen navzgor v verigi industrije polprevodnikov,epitaksialne rezinesluži kot temeljna komponenta, ki podpira celotno industrijo proizvodnje polprevodnikov. Proizvajalci uporabljajo napredne tehnologije, kot sta nanašanje s kemičnim naparjevanjem (CVD) in epitaksija z molekularnim snopom (MBE), da nanesejo in rastejo epitaksialno plast na material substrata. Te rezine so nato podvržene nadaljnji obdelavi s fotolitografijo, nanašanjem tankega filma in jedkanjem, da postanejo polprevodniške rezine. Kasneje tenapolitankese razrežejo na posamezne matrice, ki se nato zapakirajo in testirajo za izdelavo končnih integriranih vezij (IC). Skozi celoten proces proizvodnje čipov je stalna interakcija s fazo načrtovanja čipov ključnega pomena za zagotovitev, da končni izdelek izpolnjuje vse specifikacije in zahteve glede zmogljivosti.

2. Uporaba GaNEpitaksialne rezine

Inherentne lastnosti GaN naredijoGaN epitaksialne rezineposebej primeren za aplikacije, ki zahtevajo delovanje z visoko močjo, visoko frekvenco in srednjo do nizko napetostjo. Nekatera ključna področja uporabe vključujejo:

Visoka prebojna napetost: Širok pasovni razpon GaN omogoča napravam, da prenesejo višje napetosti v primerjavi s tradicionalnimi primerki iz silicija ali galijevega arzenida. Zaradi te lastnosti je GaN idealen za aplikacije, kot so bazne postaje 5G in vojaški radarski sistemi.

Visoka učinkovitost pretvorbe: Napajalne preklopne naprave na osnovi GaN kažejo znatno nižji upor pri vklopu v primerjavi s silicijevimi napravami, kar ima za posledico manjše preklopne izgube in izboljšano energetsko učinkovitost.

Visoka toplotna prevodnost: odlična toplotna prevodnost GaN omogoča učinkovito odvajanje toplote, zaradi česar je primeren za aplikacije z visoko močjo in visoko temperaturo.

Visoka prebojna električna poljska jakost: Medtem ko je razgradna električna poljska jakost GaN primerljiva s silicijevim karbidom (SiC), dejavniki, kot sta obdelava polprevodnikov in neskladje mreže, običajno omejujejo zmogljivost obdelave napetosti GaN naprav na okoli 1000 V, z varno delovno napetostjo običajno pod 650 V.

3. Razvrščanje GaNEpitaksialne rezine

Kot polprevodniški material tretje generacije ponuja GaN številne prednosti, vključno z odpornostjo na visoke temperature, odlično združljivostjo, visoko toplotno prevodnostjo in širokim pasovnim razmakom. To je privedlo do njegove široke uporabe v različnih panogah.GaN epitaksialne rezinejih je mogoče kategorizirati glede na substratni material: GaN-na-GaN, GaN-na-SiC, GaN-na-safirju in GaN-na-siliciju. Med temi,GaN-na-silicijeve rezineso trenutno najpogosteje uporabljeni zaradi nižjih proizvodnih stroškov in zrelih proizvodnih procesov.**