Galliumnitride epitaxiale wafels: een inleiding tot het fabricageproces

Galliumnitride (GaN)epitaxiale wafelGroei is een complex proces, waarbij vaak gebruik wordt gemaakt van een tweestapsmethode. Deze methode omvat verschillende kritische fasen, waaronder bakken bij hoge temperatuur, groei van de bufferlaag, herkristallisatie en uitgloeien. Door de temperatuur gedurende deze stadia nauwgezet te controleren, voorkomt de tweestapsgroeimethode effectief het kromtrekken van de wafel veroorzaakt door slecht passende roosters of spanningen, waardoor het de overheersende fabricagemethode wordt voorGaN epitaxiale wafelswereldwijd.

1. BegripEpitaxiale wafels

Eenepitaxiale wafelbestaat uit een éénkristalsubstraat waarop een nieuwe éénkristallaag wordt gegroeid. Deze epitaxiale laag speelt een cruciale rol bij het bepalen van ongeveer 70% van de prestaties van het uiteindelijke apparaat, waardoor het een essentiële grondstof is bij de productie van halfgeleiderchips.

Stroomopwaarts gepositioneerd in de keten van de halfgeleiderindustrie,epitaxiale wafelsdienen als een fundamenteel onderdeel en ondersteunen de gehele halfgeleiderindustrie. Fabrikanten maken gebruik van geavanceerde technologieën zoals Chemical Vapour Deposition (CVD) en Molecular Beam Epitaxy (MBE) om de epitaxiale laag op het substraatmateriaal af te zetten en te laten groeien. Deze wafels ondergaan vervolgens verdere verwerking door middel van fotolithografie, dunne filmafzetting en etsen om halfgeleiderwafels te worden. Vervolgens dezewafelsworden in individuele chipjes opgedeeld, die vervolgens worden verpakt en getest om de uiteindelijke geïntegreerde schakelingen (IC's) te creëren. Gedurende het gehele chipproductieproces is constante interactie met de chipontwerpfase cruciaal om ervoor te zorgen dat het eindproduct aan alle specificaties en prestatie-eisen voldoet.

2. Toepassingen van GaNEpitaxiale wafels

De inherente eigenschappen van GaN makenGaN epitaxiale wafelsbijzonder geschikt voor toepassingen die een hoog vermogen, hoge frequentie en midden- tot laagspanning vereisen. Enkele belangrijke toepassingsgebieden zijn onder meer:

Hoge doorslagspanning: Dankzij de grote bandafstand van GaN zijn apparaten bestand tegen hogere spanningen in vergelijking met traditionele silicium- of galliumarsenide-tegenhangers. Deze eigenschap maakt GaN ideaal voor toepassingen zoals 5G-basisstations en militaire radarsystemen.

Hoge conversie-efficiëntie: op GaN gebaseerde stroomschakelapparaten vertonen een aanzienlijk lagere aan-weerstand vergeleken met siliciumapparaten, wat resulteert in minder schakelverliezen en een verbeterde energie-efficiëntie.

Hoge thermische geleidbaarheid: de uitstekende thermische geleidbaarheid van GaN maakt een efficiënte warmteafvoer mogelijk, waardoor het geschikt is voor toepassingen met hoog vermogen en hoge temperaturen.

Hoge doorslag-elektrische veldsterkte: Hoewel de doorslag-elektrische veldsterkte van GaN vergelijkbaar is met die van siliciumcarbide (SiC), beperken factoren zoals halfgeleiderverwerking en roostermismatch doorgaans de spanningsverwerkingscapaciteit van GaN-apparaten tot ongeveer 1000 V, met een veilige bedrijfsspanning die doorgaans lager is dan 650 V.

3. GaN classificerenEpitaxiale wafels

Als halfgeleidermateriaal van de derde generatie biedt GaN talloze voordelen, waaronder weerstand tegen hoge temperaturen, uitstekende compatibiliteit, hoge thermische geleidbaarheid en een grote bandafstand. Dit heeft geleid tot een wijdverbreide toepassing ervan in verschillende industrieën.GaN epitaxiale wafelskunnen worden gecategoriseerd op basis van hun substraatmateriaal: GaN-op-GaN, GaN-op-SiC, GaN-op-saffier en GaN-op-silicium. Onder deze,GaN-op-siliciumwafelsworden momenteel het meest gebruikt vanwege hun lagere productiekosten en volwassen productieprocessen.**