Επιταξιακές γκοφρέτες νιτριδίου του γαλλίου: Εισαγωγή στη διαδικασία κατασκευής

Νιτρίδιο του γαλλίου (GaN)επιταξιακή γκοφρέταΗ ανάπτυξη είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, που συχνά χρησιμοποιεί μια μέθοδο δύο σταδίων. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει πολλά κρίσιμα στάδια, συμπεριλαμβανομένου του ψησίματος σε υψηλή θερμοκρασία, της ανάπτυξης του στρώματος ρυθμιστικού διαλύματος, της ανακρυστάλλωσης και της ανόπτησης. Με τον σχολαστικό έλεγχο της θερμοκρασίας σε όλα αυτά τα στάδια, η μέθοδος ανάπτυξης δύο σταδίων αποτρέπει αποτελεσματικά τη στρέβλωση του πλακιδίου που προκαλείται από αναντιστοιχία πλέγματος ή πίεση, καθιστώντας την την κυρίαρχη μέθοδο κατασκευής γιαGaN επιταξιακές γκοφρέτεςσε παγκόσμιο επίπεδο.

1. ΚατανόησηΕπιταξιακές Γκοφρέτες

Εναεπιταξιακή γκοφρέτααποτελείται από ένα μονοκρυσταλλικό υπόστρωμα πάνω στο οποίο αναπτύσσεται ένα νέο μονοκρυσταλλικό στρώμα. Αυτό το επιταξιακό στρώμα παίζει καθοριστικό ρόλο στον προσδιορισμό περίπου του 70% της απόδοσης της τελικής συσκευής, καθιστώντας την ζωτική πρώτη ύλη στην κατασκευή τσιπ ημιαγωγών.

Τοποθετημένο ανάντη στην αλυσίδα της βιομηχανίας ημιαγωγών,επιταξιακές γκοφρέτεςχρησιμεύουν ως θεμελιώδες στοιχείο, υποστηρίζοντας ολόκληρη τη βιομηχανία κατασκευής ημιαγωγών. Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν προηγμένες τεχνολογίες όπως η χημική εναπόθεση ατμών (CVD) και η μοριακή επιταξία δέσμης (MBE) για την εναπόθεση και την ανάπτυξη του επιταξιακού στρώματος στο υλικό του υποστρώματος. Αυτές οι γκοφρέτες στη συνέχεια υποβάλλονται σε περαιτέρω επεξεργασία μέσω φωτολιθογραφίας, εναπόθεσης λεπτής μεμβράνης και χάραξης για να γίνουν γκοφρέτες ημιαγωγών. Στη συνέχεια, αυτάγκοφρέτεςκόβονται σε μεμονωμένες μήτρες, οι οποίες στη συνέχεια συσκευάζονται και δοκιμάζονται για τη δημιουργία των τελικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC). Καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής τσιπ, η συνεχής αλληλεπίδραση με τη φάση σχεδιασμού τσιπ είναι ζωτικής σημασίας για να διασφαλιστεί ότι το τελικό προϊόν πληροί όλες τις προδιαγραφές και τις απαιτήσεις απόδοσης.

2. Εφαρμογές GaNΕπιταξιακές Γκοφρέτες

Οι εγγενείς ιδιότητες του GaN κάνουνGaN επιταξιακές γκοφρέτεςΙδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν λειτουργία υψηλής ισχύος, υψηλής συχνότητας και μέσης έως χαμηλής τάσης. Ορισμένοι βασικοί τομείς εφαρμογής περιλαμβάνουν:

Υψηλή τάση διάσπασης: Το μεγάλο διάκενο ζώνης του GaN επιτρέπει στις συσκευές να αντέχουν υψηλότερες τάσεις σε σύγκριση με τις παραδοσιακές αντίστοιχες αρσενιούχου πυριτίου ή γαλλίου. Αυτό το χαρακτηριστικό καθιστά το GaN ιδανικό για εφαρμογές όπως σταθμοί βάσης 5G και στρατιωτικά συστήματα ραντάρ.

Υψηλή απόδοση μετατροπής: Οι συσκευές μεταγωγής ισχύος που βασίζονται σε GaN παρουσιάζουν σημαντικά χαμηλότερη αντίσταση ενεργοποίησης σε σύγκριση με τις συσκευές πυριτίου, με αποτέλεσμα μειωμένες απώλειες μεταγωγής και βελτιωμένη ενεργειακή απόδοση.

Υψηλή θερμική αγωγιμότητα: Η εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα του GaN επιτρέπει την αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής ισχύος και υψηλής θερμοκρασίας.

Ισχύς ηλεκτρικού πεδίου υψηλής διάσπασης: Ενώ η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου διάσπασης του GaN είναι συγκρίσιμη με το καρβίδιο του πυριτίου (SiC), παράγοντες όπως η επεξεργασία ημιαγωγών και η αναντιστοιχία πλέγματος συνήθως περιορίζουν την ικανότητα διαχείρισης τάσης των συσκευών GaN σε περίπου 1000V, με ασφαλή τάση λειτουργίας γενικά κάτω από 650V.

3. Ταξινόμηση GaNΕπιταξιακές Γκοφρέτες

Ως υλικό ημιαγωγών τρίτης γενιάς, το GaN προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, όπως αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, εξαιρετική συμβατότητα, υψηλή θερμική αγωγιμότητα και μεγάλο διάκενο ζώνης. Αυτό οδήγησε στην ευρεία υιοθέτησή του σε διάφορους κλάδους.GaN επιταξιακές γκοφρέτεςμπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση το υλικό του υποστρώματος τους: GaN-on-GaN, GaN-on-SiC, GaN-on-Sapphire και GaN-on-Slicon. Μεταξύ αυτών,Γκοφρέτες GaN-on-Siliconείναι σήμερα τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα λόγω του χαμηλότερου κόστους παραγωγής και των ώριμων διαδικασιών παραγωγής.**