Wafer epitassiali al nitruro di gallio: un'introduzione al processo di fabbricazione

Nitruro di gallio (GaN)wafer epitassialela crescita è un processo complesso, che spesso utilizza un metodo in due fasi. Questo metodo prevede diverse fasi critiche, tra cui la cottura ad alta temperatura, la crescita dello strato tampone, la ricristallizzazione e la ricottura. Controllando meticolosamente la temperatura durante queste fasi, il metodo di crescita in due fasi previene efficacemente la deformazione del wafer causata da disadattamento o stress del reticolo, rendendolo il metodo di fabbricazione predominante perWafer epitassiali GaNa livello globale.

1. ComprensioneWafer epitassiali

UNwafer epitassialeè costituito da un substrato monocristallino sul quale viene cresciuto un nuovo strato monocristallino. Questo strato epitassiale svolge un ruolo cruciale nel determinare circa il 70% delle prestazioni del dispositivo finale, rendendolo una materia prima vitale nella produzione di chip semiconduttori.

Posizionato a monte della filiera dei semiconduttori,wafer epitassialifungere da componente fondamentale, a supporto dell'intero settore manifatturiero dei semiconduttori. I produttori utilizzano tecnologie avanzate come la deposizione chimica in fase vapore (CVD) e l'epitassia a fascio molecolare (MBE) per depositare e far crescere lo strato epitassiale sul materiale del substrato. Questi wafer vengono quindi sottoposti a ulteriore lavorazione tramite fotolitografia, deposizione di film sottile e incisione per diventare wafer semiconduttori. Successivamente, questiwafervengono tagliati in stampi individuali, che vengono poi confezionati e testati per creare i circuiti integrati finali (IC). Durante l'intero processo di produzione dei chip, l'interazione costante con la fase di progettazione del chip è fondamentale per garantire che il prodotto finale soddisfi tutte le specifiche e i requisiti prestazionali.

2. Applicazioni del GaNWafer epitassiali

Le proprietà intrinseche del GaN lo rendonoWafer epitassiali GaNparticolarmente adatto per applicazioni che richiedono funzionamento ad alta potenza, alta frequenza e tensione da media a bassa. Alcune aree di applicazione chiave includono:

Elevata tensione di rottura: l'ampio gap di banda del GaN consente ai dispositivi di resistere a tensioni più elevate rispetto alle tradizionali controparti in silicio o arseniuro di gallio. Questa caratteristica rende GaN ideale per applicazioni come stazioni base 5G e sistemi radar militari.

Elevata efficienza di conversione: i dispositivi di commutazione di potenza basati su GaN presentano una resistenza nello stato di conduzione significativamente inferiore rispetto ai dispositivi in ​​silicio, con conseguenti perdite di commutazione ridotte e migliore efficienza energetica.

Elevata conduttività termica: l'eccellente conduttività termica del GaN consente un'efficiente dissipazione del calore, rendendolo adatto per applicazioni ad alta potenza e ad alta temperatura.

Elevata intensità del campo elettrico di rottura: sebbene l'intensità del campo elettrico di rottura del GaN sia paragonabile a quella del carburo di silicio (SiC), fattori come la lavorazione dei semiconduttori e il disadattamento del reticolo in genere limitano la capacità di gestione della tensione dei dispositivi GaN a circa 1.000 V, con una tensione operativa sicura generalmente inferiore a 650 V.

3. Classificazione del GaNWafer epitassiali

Essendo un materiale semiconduttore di terza generazione, il GaN offre numerosi vantaggi, tra cui resistenza alle alte temperature, eccellente compatibilità, elevata conduttività termica e un ampio intervallo di banda. Ciò ha portato alla sua diffusa adozione in vari settori.Wafer epitassiali GaNpossono essere classificati in base al materiale del substrato: GaN-on-GaN, GaN-on-SiC, GaN-on-Sapphire e GaN-on-Silicon. Tra questi,Wafer GaN su siliciosono attualmente i più utilizzati grazie ai minori costi di produzione e ai processi produttivi maturi.**