Plaquettes épitaxiales de nitrure de gallium : une introduction au processus de fabrication

Nitrure de gallium (GaN)plaquette épitaxialela croissance est un processus complexe, qui utilise souvent une méthode en deux étapes. Cette méthode implique plusieurs étapes critiques, notamment la cuisson à haute température, la croissance de la couche tampon, la recristallisation et le recuit. En contrôlant méticuleusement la température tout au long de ces étapes, la méthode de croissance en deux étapes empêche efficacement la déformation des plaquettes causée par une disparité de réseau ou une contrainte, ce qui en fait la méthode de fabrication prédominante pourPlaquettes épitaxiales GaNà l'échelle mondiale.

1. CompréhensionPlaquettes épitaxiales

Unplaquette épitaxialese compose d'un substrat monocristallin sur lequel une nouvelle couche monocristalline est développée. Cette couche épitaxiale joue un rôle crucial dans la détermination d’environ 70 % des performances du dispositif final, ce qui en fait une matière première essentielle dans la fabrication de puces semi-conductrices.

Positionné en amont de la chaîne industrielle des semi-conducteurs,plaquettes épitaxialesservir de composant fondamental, soutenant l’ensemble de l’industrie de fabrication de semi-conducteurs. Les fabricants utilisent des technologies avancées telles que le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et l'épitaxie par faisceau moléculaire (MBE) pour déposer et faire croître la couche épitaxiale sur le matériau du substrat. Ces tranches subissent ensuite un traitement supplémentaire par photolithographie, dépôt de couches minces et gravure pour devenir des tranches semi-conductrices. Par la suite, cesplaquettessont découpés en puces individuelles, qui sont ensuite emballées et testées pour créer les circuits intégrés (CI) finaux. Tout au long du processus de production des puces, une interaction constante avec la phase de conception des puces est cruciale pour garantir que le produit final répond à toutes les spécifications et exigences de performances.

2. Applications du GaNPlaquettes épitaxiales

Les propriétés inhérentes du GaN fontPlaquettes épitaxiales GaNparticulièrement adapté aux applications nécessitant un fonctionnement à haute puissance, haute fréquence et moyenne à basse tension. Certains domaines d'application clés comprennent :

Tension de claquage élevée : la large bande interdite du GaN permet aux appareils de résister à des tensions plus élevées par rapport à leurs homologues traditionnels en silicium ou en arséniure de gallium. Cette caractéristique rend le GaN idéal pour des applications telles que les stations de base 5G et les systèmes radar militaires.

Efficacité de conversion élevée : les dispositifs de commutation de puissance basés sur GaN présentent une résistance à l'état passant nettement inférieure à celle des dispositifs au silicium, ce qui entraîne une réduction des pertes de commutation et une efficacité énergétique améliorée.

Conductivité thermique élevée : l'excellente conductivité thermique du GaN permet une dissipation efficace de la chaleur, ce qui le rend adapté aux applications à haute puissance et à haute température.

Intensité du champ électrique de claquage élevée : Bien que l'intensité du champ électrique de claquage du GaN soit comparable à celle du carbure de silicium (SiC), des facteurs tels que le traitement des semi-conducteurs et l'inadéquation du réseau limitent généralement la capacité de gestion de la tension des dispositifs GaN à environ 1 000 V, avec une tension de fonctionnement sûre généralement inférieure à 650 V.

3. Classification du GaNPlaquettes épitaxiales

En tant que matériau semi-conducteur de troisième génération, le GaN offre de nombreux avantages, notamment une résistance aux températures élevées, une excellente compatibilité, une conductivité thermique élevée et une large bande interdite. Cela a conduit à son adoption généralisée dans diverses industries.Plaquettes épitaxiales GaNpeuvent être classés en fonction de leur matériau de substrat : GaN-sur-GaN, GaN-sur-SiC, GaN-sur-Sapphire et GaN-sur-Silicon. Parmi ceux-ci,Plaquettes de GaN sur siliciumsont actuellement les plus utilisés en raison de leurs coûts de production inférieurs et de leurs processus de fabrication matures.**