Obleas epitaxiales de nitruro de galio: una introducción al proceso de fabricación

Nitruro de galio (GaN)oblea epitaxialEl crecimiento es un proceso complejo, que a menudo utiliza un método de dos pasos. Este método implica varias etapas críticas, que incluyen horneado a alta temperatura, crecimiento de la capa amortiguadora, recristalización y recocido. Al controlar meticulosamente la temperatura a lo largo de estas etapas, el método de crecimiento en dos pasos previene eficazmente la deformación de la oblea causada por desajustes o tensiones en la red, lo que lo convierte en el método de fabricación predominante paraObleas epitaxiales de GaNglobalmente.

1. ComprensiónObleas epitaxiales

Unoblea epitaxialConsiste en un sustrato monocristalino sobre el cual se cultiva una nueva capa monocristalina. Esta capa epitaxial desempeña un papel crucial a la hora de determinar aproximadamente el 70% del rendimiento del dispositivo final, lo que la convierte en una materia prima vital en la fabricación de chips semiconductores.

Situada en la fase inicial de la cadena de la industria de semiconductores,obleas epitaxialesSirve como componente fundamental y respalda a toda la industria de fabricación de semiconductores. Los fabricantes utilizan tecnologías avanzadas como la deposición química de vapor (CVD) y la epitaxia de haz molecular (MBE) para depositar y hacer crecer la capa epitaxial sobre el material del sustrato. Luego, estas obleas se someten a un procesamiento adicional mediante fotolitografía, deposición de películas delgadas y grabado para convertirse en obleas semiconductoras. Posteriormente, estosobleasse cortan en dados individuales, que luego se empaquetan y se prueban para crear los circuitos integrados (CI) finales. A lo largo de todo el proceso de producción de chips, la interacción constante con la fase de diseño del chip es crucial para garantizar que el producto final cumpla con todas las especificaciones y requisitos de rendimiento.

2. Aplicaciones de GaNObleas epitaxiales

Las propiedades inherentes del GaN hacenObleas epitaxiales de GaNparticularmente adecuado para aplicaciones que requieren operación de alta potencia, alta frecuencia y voltaje medio a bajo. Algunas áreas de aplicación clave incluyen:

Alto voltaje de ruptura: la amplia banda prohibida de GaN permite que los dispositivos soporten voltajes más altos en comparación con sus homólogos tradicionales de silicio o arseniuro de galio. Esta característica hace que GaN sea ideal para aplicaciones como estaciones base 5G y sistemas de radar militares.

Alta eficiencia de conversión: los dispositivos de conmutación de energía basados ​​en GaN exhiben una resistencia de encendido significativamente menor en comparación con los dispositivos de silicio, lo que resulta en pérdidas de conmutación reducidas y una eficiencia energética mejorada.

Alta conductividad térmica: la excelente conductividad térmica del GaN permite una disipación de calor eficiente, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta potencia y alta temperatura.

Alta intensidad del campo eléctrico de ruptura: si bien la intensidad del campo eléctrico de ruptura del GaN es comparable a la del carburo de silicio (SiC), factores como el procesamiento de semiconductores y la falta de coincidencia de la red generalmente limitan la capacidad de manejo de voltaje de los dispositivos de GaN a alrededor de 1000 V, con un voltaje de operación seguro generalmente por debajo de 650 V.

3. Clasificación de GaNObleas epitaxiales

Como material semiconductor de tercera generación, GaN ofrece numerosas ventajas, incluida la resistencia a altas temperaturas, una excelente compatibilidad, una alta conductividad térmica y una amplia banda prohibida. Esto ha llevado a su adopción generalizada en diversas industrias.Obleas epitaxiales de GaNse pueden clasificar según el material de su sustrato: GaN-on-GaN, GaN-on-SiC, GaN-on-Sapphire y GaN-on-Silicon. Entre estos,Obleas de GaN sobre silicioson actualmente los más utilizados debido a sus menores costes de producción y procesos de fabricación maduros.**