Μείωση του κόστους των κατακόρυφων MOSFET χρησιμοποιώντας την τεχνολογία laser dicing - GaN WAFER

Τα GaN Vertical MOSFETs είναι πολλά υποσχόμενες συσκευές ισχύος για ηλεκτρικά οχήματα, ξεπερνώντας παρόμοιες συσκευές SiC όσον αφορά την κινητικότητα του καναλιού, μια βασική μέτρηση.το υψηλό κόστος των εγχώριων υποστρωμάτων εμπόδισε την εμπορική τους επιτυχία.

Για την αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος, διάφορες ομάδες ερευνούν τεχνολογίες ανακύκλωσης υποστρώματος GaN.Πανεπιστήμιο της Ναγκόγια, και η Hamamatsu έχει ισχυριστεί ότι έχει πραγματοποιήσει την πιο ολοκληρωμένη επίδειξη της επιτυχίας αυτής της μεθόδου.

Σύμφωνα με τον Takashi Ishida, εκπρόσωπο της ομάδας Mirise, οι προηγούμενες εκθέσεις για την ανακύκλωση υποστρώματος GaN περιορίστηκαν στην αξιολόγηση τμημάτων της διαδικασίας."Είναι απαραίτητο να αξιολογηθούν τα χαρακτηριστικά των συσκευών που κατασκευάζονται με ανακυκλωμένα πλακίδιαΗ εφημερίδα μας είναι η πρώτη που αναφέρει αυτά τα αποτελέσματα".

Ο Ισίντα προσθέτει ότι, αν και τα αποτελέσματά τους είναι ενθαρρυντικά, απαιτείται περισσότερη εργασία προτού η διαδικασία αυτή εφαρμοστεί σε βιομηχανική κλίμακα.Δεδομένου ότι τα υποστρώματα GaN πρέπει να ανακυκλώνονται πολλές φορές για τη μείωση του κόστους παραγωγής, είναι αναγκαίο να αποδειχθεί ότι τα προϊόντα που καλλιεργούνται σε υπόστρωμα μετά από πολλαπλές περιόδους ανακύκλωσης δεν επηρεάζονται αρνητικά.

Όπως φαίνεται στο σχήμα, η διαδικασία ανακύκλωσης της ιαπωνικής συνεργατικής ομάδας περιλαμβάνει τη χρήση ενός λέιζερ 532 nm για να διαχωρίσει τις συσκευές από το υπόστρωμα.Αυτή η πηγή φωτός ακτινοβολεί το υπόστρωμα από το N-face, και μέσω της απορρόφησης δύο φωτονίων στο εστιακό επίπεδο, το υπόστρωμα αποσυντίθεται σε μεταλλικό γκάλιο και άζωτο.

Μετά τον διαχωρισμό, το N-face των τσιπς γυαλίζεται για να επιτευχθεί ομαλή επιφάνεια, ακολουθούμενη από τοποθέτηση μετάλλου και συσκευασία.

Το Ga-face του απελευθερωμένου υποστρώματος γυαλίζεται πρώτα, στη συνέχεια χημικά και μηχανικά γυαλίζεται για να επιτευχθεί επίπεδη στάθμη ατομικού επιπέδου και στη συνέχεια χρησιμοποιείται το HVPE για την κατάθεση ενός στρώματος GaN πάχους περίπου 90 μm.Σύμφωνα με την ομάδα, μετά από αυτό το πρόσθετο χημικό μηχανικό βήμα γυάλωσης, το υπόστρωμα GaN φαίνεται σαν καινούργιο.

Για την αξιολόγηση της διαδικασίας τους, η ερευνητική ομάδα μέτρησε την απόδοση των πλευρικών MOSFET και των κατακόρυφων p-n διόδων που κατασκευάστηκαν στο ίδιο πλακάκι.Και οι δύο τύποι συσκευών σχηματίστηκαν από επιταξιακές πλάκες που παράγονται με τη διαδικασία MOCVD: πρώτον, ένα στρώμα GaN τύπου n πάχους 4 μm τοποθετημένο σε 1 x 10^17 cm^-3, ακολουθούμενο από ένα στρώμα GaN τύπου p πάχους 2 μm τοποθετημένο σε 5 x 10^17 cm^-3.

Η μελέτη αξιολόγησε πρώτα τις επιδόσεις και των δύο τύπων συσκευών πριν και μετά την τεμαχισμό του υποστρώματος GaN.Τα γραφήματα του MOSFET αποχέτευσης ρεύματος και ρεύματος πύλης σε διαφορετικές τάσεις πύλης και αντιστροφικό ρεύμα διόδου σε διαφορετικές τιμές αντίστροφης κλίσης δεν έδειξαν σημαντικές αλλαγές λόγω του laser dicingΑυτό οδήγησε την ερευνητική ομάδα να συμπεράνει ότι οι συσκευές "απόλα επηρεάστηκαν" από τη διαδικασία της κοπής,καθώς η θέρμανση της πηγής λέιζερ και οι πιέσεις που σχετίζονται με το βήμα διαχωρισμού θα μπορούσαν να είχαν επιπτώσεις.

Ο Takashi Ishida και οι συνάδελφοί του συνέκριναν αυτές τις μετρήσεις με εκείνες των πλευρικών MOSFET και των κατακόρυφων p-n διόδων που παράγονται χρησιμοποιώντας ανακυκλωμένα υποστρώματα.με διαφορά στο ρεύμα διαρροής πύλης για τα πλευρικά MOSFET, οφείλεται σε διακυμάνσεις στην ποιότητα του μονωτή της πύλης.

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, τα ευρήματά τους δείχνουν ότι η απόδοση των συσκευών δεν υποβαθμίστηκε σημαντικά μετά τη διαδικασία ανακύκλωσης του GaN.

Ο Takashi Ishida δηλώνει ότι, εκτός από την ανακύκλωση των υπόστρωτων GaN, είναι απαραίτητη η αύξηση του μεγέθους τους για να γίνουν πιο ανταγωνιστικά τα κόστη παραγωγής συσκευών.Η ερευνητική ομάδα ενδιαφέρεται να αποδείξει τη διαδικασία ανακύκλωσης τους χρησιμοποιώντας μεγαλύτερα υποστρώματα GaN.

Αυτό υπογραμμίζει τα πλεονεκτήματα των υπόστρωτων GaN.

• Υψηλή τάση διακοπής: Τα υποστρώματα GaN μπορούν να αντέξουν υψηλές τάσεις, καθιστώντας τα ιδανικά για εφαρμογές υψηλής ισχύος.
• Υψηλή κινητικότητα ηλεκτρονίων: Τα υποστρώματα GaN παρουσιάζουν υψηλή κινητικότητα ηλεκτρονίων, η οποία συμβάλλει σε ταχύτερες ταχύτητες εναλλαγής και υψηλότερη απόδοση.
• Ευρύ εύρος: Το GaN έχει ευρύ εύρος ζώνης, επιτρέποντας στις συσκευές να λειτουργούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες και τάσεις σε σύγκριση με τις συσκευές με βάση το πυρίτιο.
• Υψηλή θερμική αγωγιμότητα: Τα υποστρώματα GaN έχουν ανώτερη θερμική αγωγιμότητα, η οποία συμβάλλει στην αποτελεσματική διάχυση της θερμότητας και ενισχύει την αξιοπιστία της συσκευής.
• Χαμηλή αντίσταση: Οι συσκευές που κατασκευάζονται σε υπόστρωμα GaN έχουν συνήθως χαμηλότερη αντίσταση ανάφλεξης, γεγονός που οδηγεί σε χαμηλότερες απώλειες αγωγιμότητας και βελτιωμένες συνολικές επιδόσεις.
• Ικανότητα υψηλής συχνότητας: Τα υποστρώματα GaN είναι κατάλληλα για εφαρμογές υψηλής συχνότητας, συμπεριλαμβανομένων των επικοινωνιών ραδιοκυμάτων και μικροκυμάτων.
• Δυνατότητα: Οι συσκευές GaN είναι πιο ανθεκτικές και μπορούν να αντέξουν σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες, καθιστώντας τις κατάλληλες για απαιτητικές εφαρμογές.
• Μειωμένο Μέγεθος και Βάρος: Οι συσκευές με βάση το GaN μπορούν να είναι μικρότερες και ελαφρύτερες από τις αντίστοιχες συσκευές από πυρίτιο, γεγονός που είναι ευεργετικό σε εφαρμογές όπου ο χώρος και το βάρος είναι κρίσιμα.
• Βελτιωμένη Αποδοτικότητα: Οι εγγενείς ιδιότητες του GaN οδηγούν σε βελτιωμένη απόδοση στη μετατροπή ενέργειας, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για εφαρμογές όπως τα ηλεκτρικά οχήματα και τα συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας.
• Βελτιωμένη απόδοση σε περιβάλλον υψηλών θερμοκρασιών: Τα υποστρώματα GaN λειτουργούν καλά σε περιβάλλοντα υψηλών θερμοκρασιών, διατηρώντας την αποτελεσματικότητα και την αξιοπιστία τους.
• Πιθανότητα μείωσης του κόστους: Καθώς βελτιώνονται οι διαδικασίες ανακύκλωσης και κατασκευής για υποστρώματα GaN, το κόστος μπορεί να μειωθεί, καθιστώντας τις συσκευές με βάση το GaN πιο βιώσιμες εμπορικά.
• Συμβατότητα με προηγμένες τεχνικές κατασκευής: Τα υποστρώματα GaN μπορούν να ενσωματωθούν με προηγμένες τεχνικές κατασκευής, όπως το laser dicing, για την περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης της συσκευής και τη μείωση του κόστους παραγωγής.

ΓΑΝ μπορούμε να παρέχουμε

GaN Νιτρίδιο Γαλίου Wafer υψηλή κινητικότητα ηλεκτρονίων RF συσκευές Οπτοηλεκτρονικές και LEDs ((κάντε κλικ στην εικόνα για περισσότερα)

Τα πλακάκια νιτρίτη γαλίου (GaN) έχουν αναδειχθεί σε βασική τεχνολογία σε διάφορες βιομηχανίες, λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων των υλικών τους.και εξαιρετική θερμική σταθερότηταΗ παρούσα περίληψη διερευνά τις ευπροσάρμοστες εφαρμογές των Wafers GaN,από την παροχή ενέργειας στις επικοινωνίες 5G έως το φωτισμό των LED και την προώθηση των συστημάτων ηλιακής ενέργειαςΤα χαρακτηριστικά υψηλών επιδόσεων του GaN το καθιστούν ακρογωνιαίο λίθο για την ανάπτυξη συμπαγών και αποδοτικών ηλεκτρονικών συσκευών, επηρεάζοντας τομείς όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η αεροδιαστημική βιομηχανία, η ηλεκτρονική βιομηχανία και η βιομηχανία ηλεκτρονικών συσκευών.και ανανεώσιμης ενέργειαςΩς κινητήρια δύναμη της τεχνολογικής καινοτομίας, τα Wafer GaN συνεχίζουν να επαναπροσδιορίζουν τις δυνατότητες σε διάφορες βιομηχανίες, διαμορφώνοντας το τοπίο των σύγχρονων ηλεκτρονικών και συστημάτων επικοινωνίας.