Tấm wafer epiticular Gallium Nitride: Giới thiệu về quy trình chế tạo

Gallium Nitrat (GaN)wafer epiticulartăng trưởng là một quá trình phức tạp, thường sử dụng phương pháp hai bước. Phương pháp này bao gồm một số giai đoạn quan trọng, bao gồm nướng ở nhiệt độ cao, tăng trưởng lớp đệm, kết tinh lại và ủ. Bằng cách kiểm soát nhiệt độ một cách tỉ mỉ trong suốt các giai đoạn này, phương pháp tăng trưởng hai bước ngăn chặn hiệu quả sự cong vênh của tấm bán dẫn do mạng tinh thể không khớp hoặc ứng suất, khiến nó trở thành phương pháp chế tạo chủ yếu choTấm epiticular GaNtrên toàn cầu.

1. Hiểu biếtTấm epitaxy

MỘTwafer epiticularbao gồm một chất nền đơn tinh thể trên đó một lớp đơn tinh thể mới được phát triển. Lớp epiticular này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định khoảng 70% hiệu suất của thiết bị cuối cùng, khiến nó trở thành nguyên liệu thô quan trọng trong sản xuất chip bán dẫn.

Nằm ở vị trí thượng nguồn trong chuỗi công nghiệp bán dẫn,tấm wafer epiticularđóng vai trò là thành phần nền tảng, hỗ trợ toàn bộ ngành sản xuất chất bán dẫn. Các nhà sản xuất sử dụng các công nghệ tiên tiến như Lắng đọng hơi hóa học (CVD) và Epitaxy chùm phân tử (MBE) để lắng đọng và phát triển lớp epiticular trên vật liệu nền. Những tấm wafer này sau đó trải qua quá trình xử lý tiếp theo thông qua quang khắc, lắng đọng màng mỏng và khắc axit để trở thành tấm bán dẫn. Sau đó, nhữngbánh xốpđược cắt thành từng khuôn riêng lẻ, sau đó được đóng gói và thử nghiệm để tạo ra các mạch tích hợp (IC) cuối cùng. Trong toàn bộ quá trình sản xuất chip, sự tương tác liên tục với giai đoạn thiết kế chip là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đáp ứng tất cả các yêu cầu về thông số kỹ thuật và hiệu suất.

2. Ứng dụng của GaNTấm epitaxy

Những đặc tính vốn có của GaN tạo nênTấm epiticular GaNđặc biệt phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu hoạt động ở công suất cao, tần số cao và điện áp trung bình đến thấp. Một số lĩnh vực ứng dụng chính bao gồm:

Điện áp đánh thủng cao: Khoảng cách rộng của GaN cho phép các thiết bị chịu được điện áp cao hơn so với các thiết bị tương tự silicon hoặc gali arsenide truyền thống. Đặc điểm này khiến GaN trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như trạm gốc 5G và hệ thống radar quân sự.

Hiệu suất chuyển đổi cao: Các thiết bị chuyển mạch nguồn dựa trên GaN có điện trở thấp hơn đáng kể so với các thiết bị silicon, dẫn đến giảm tổn thất chuyển mạch và cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.

Độ dẫn nhiệt cao: Độ dẫn nhiệt tuyệt vời của GaN cho phép tản nhiệt hiệu quả, khiến nó phù hợp với các ứng dụng công suất cao và nhiệt độ cao.

Cường độ điện trường đánh thủng cao: Mặc dù cường độ điện trường đánh thủng của GaN tương đương với cacbua silic (SiC), nhưng các yếu tố như xử lý chất bán dẫn và mạng không khớp thường giới hạn khả năng xử lý điện áp của thiết bị GaN ở mức khoảng 1000V, với điện áp hoạt động an toàn thường dưới 650V.

3. Phân loại GaNTấm epitaxy

Là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba, GaN mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng tương thích tuyệt vời, độ dẫn nhiệt cao và dải tần rộng. Điều này đã dẫn đến việc áp dụng rộng rãi nó trong các ngành công nghiệp khác nhau.Tấm epiticular GaNcó thể được phân loại dựa trên vật liệu nền của chúng: GaN-on-GaN, GaN-on-SiC, GaN-on-Sapphire và GaN-on-Silicon. Trong số này,Tấm wafer GaN-on-Siliconhiện đang được sử dụng rộng rãi nhất do chi phí sản xuất thấp hơn và quy trình sản xuất hoàn thiện.**