Giảm chi phí của MOSFET dọc bằng cách sử dụng công nghệ cắt laser - GaN WAFER

GaN Vertical MOSFETs là các thiết bị điện hứa hẹn cho xe điện, vượt qua các thiết bị SiC tương tự về tính di động kênh, một số liệu quan trọng.chi phí cao của các chất nền bản địa đã cản trở sự thành công thương mại của chúng.

Để giải quyết vấn đề này, nhiều nhóm đã nghiên cứu các công nghệ tái chế chất nền GaN.Đại học Nagoya, và Hamamatsu đã tuyên bố đã tiến hành một minh chứng toàn diện nhất về thành công của phương pháp này.

Theo Takashi Ishida, phát ngôn viên của nhóm Mirise, các báo cáo trước đây về tái chế chất nền GaN chỉ giới hạn trong việc đánh giá các phần của quá trình."Nó là điều cần thiết để đánh giá các đặc điểm của các thiết bị được sản xuất trên các miếng bánh tái chếBáo cáo của chúng tôi là báo cáo đầu tiên về những kết quả này. "

Ông Ishida nói thêm rằng mặc dù kết quả của họ rất đáng khích lệ, nhưng cần phải làm nhiều hơn nữa trước khi quy trình này có thể được áp dụng trên quy mô công nghiệp.Vì chất nền GaN cần phải được tái chế nhiều lần để giảm chi phí sản xuất, cần phải chứng minh rằng các thiết bị được trồng trên chất nền sau nhiều vòng tái chế không bị ảnh hưởng bất lợi.

Như thể hiện trong hình, quá trình tái chế của nhóm hợp tác Nhật Bản liên quan đến việc sử dụng laser 532 nm để tách các thiết bị khỏi chất nền.Nguồn ánh sáng này bức xạ nền từ mặt N, và thông qua sự hấp thụ hai photon ở mặt phẳng tiêu cự, chất nền phân hủy thành gallium kim loại và nitơ.

Sau khi tách, mặt N của chip được đánh bóng để đạt được bề mặt mịn, sau đó là lắng đọng kim loại và đóng gói.

Mặt Ga của chất nền được giải phóng trước tiên được đánh bóng, sau đó đánh bóng cơ học hóa học để đạt được tính phẳng ở cấp độ nguyên tử và sau đó HVPE được sử dụng để lắng đọng một lớp GaN dày khoảng 90 μm.Theo nhóm nghiên cứu, sau bước đánh bóng cơ học hóa học bổ sung này, chất nền GaN trông giống như mới.

Để đánh giá quá trình của họ, nhóm nghiên cứu đã đo hiệu suất của MOSFET bên và các phích dẫn p-n dọc được chế tạo trên cùng một wafer.Cả hai loại thiết bị đều được tạo thành từ các tấm ván epitaxial được sản xuất trong quy trình MOCVD: đầu tiên, một lớp GaN loại n dày 4 μm được doped ở 1 x 10^17 cm^-3, tiếp theo là một lớp GaN loại p dày 2 μm được doped ở 5 x 10^17 cm^-3.

Nghiên cứu đầu tiên đã đánh giá hiệu suất của cả hai loại thiết bị trước và sau khi cắt GaN substrate.Biểu đồ của dòng thoát nước MOSFET và dòng cổng ở các điện áp cổng khác nhau và dòng ngược diode ở các giá trị thiên vị ngược khác nhau không cho thấy những thay đổi đáng kể do cắt laserĐiều này đã dẫn đến nhóm nghiên cứu kết luận rằng các thiết bị "chỉ bị ảnh hưởng ít" bởi quá trình đúc,như nguồn nhiệt của laser và căng thẳng liên quan đến bước tách có thể có tác động.

Takashi Ishida và các đồng nghiệp của ông đã so sánh các phép đo này với các phép đo của MOSFET bên và các diode p-n dọc được sản xuất bằng chất nền tái chế.với một sự khác biệt trong dòng rò rỉ cổng cho các MOSFET bên, do biến đổi chất lượng cách điện cổng.

Theo nhóm nghiên cứu, các phát hiện của họ cho thấy hiệu suất của các thiết bị không suy giảm đáng kể sau quá trình tái chế GaN.

Takashi Ishida tuyên bố rằng ngoài việc tái chế chất nền GaN, việc tăng kích thước của chúng là cần thiết để làm cho chi phí sản xuất thiết bị cạnh tranh hơn.Nhóm nghiên cứu quan tâm đến việc chứng minh quá trình tái chế của họ bằng cách sử dụng các chất nền GaN lớn hơn.

Điều này làm nổi bật những lợi thế của chất nền GaN.

• Điện áp chia cắt cao: Các chất nền GaN có thể xử lý điện áp cao, làm cho chúng lý tưởng cho các ứng dụng công suất cao.
• Điện tử di chuyển cao: Các chất nền GaN thể hiện tính di động điện tử cao, góp phần tăng tốc độ chuyển đổi nhanh hơn và hiệu quả cao hơn.
• Phạm vi rộng: GaN có băng tần rộng, cho phép các thiết bị hoạt động ở nhiệt độ và điện áp cao hơn so với các thiết bị dựa trên silicon.
• Độ dẫn nhiệt cao: Các chất nền GaN có độ dẫn nhiệt vượt trội, giúp phân tán nhiệt hiệu quả và tăng độ tin cậy của thiết bị.
• Phản kháng thấp: Các thiết bị được xây dựng trên các chất nền GaN thường có điện trở thấp hơn, dẫn đến tổn thất dẫn điện thấp hơn và cải thiện hiệu suất tổng thể.
• Khả năng tần số cao: Các chất nền GaN phù hợp cho các ứng dụng tần số cao, bao gồm RF và truyền thông vi sóng.
• Sức mạnh: Các thiết bị GaN mạnh mẽ hơn và có thể chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt, làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi.
• Kích thước và trọng lượng giảm: Các thiết bị dựa trên GaN có thể nhỏ hơn và nhẹ hơn so với các đối tác silicon của chúng, điều này có lợi trong các ứng dụng mà không gian và trọng lượng là rất quan trọng.
• Tăng hiệu quả: Các tính chất vốn có của GaN dẫn đến hiệu quả cải thiện trong chuyển đổi năng lượng, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng như xe điện và hệ thống năng lượng tái tạo.
• Tăng hiệu suất trong môi trường nhiệt độ cao: Các chất nền GaN hoạt động tốt trong môi trường nhiệt độ cao, duy trì hiệu quả và độ tin cậy của chúng.
• Khả năng giảm chi phí: Khi các quy trình tái chế và sản xuất chất nền GaN được cải thiện, chi phí có thể được giảm, làm cho các thiết bị dựa trên GaN khả thi hơn về mặt thương mại.
• Khả năng tương thích với các kỹ thuật chế tạo tiên tiến: Các chất nền GaN có thể được tích hợp với các kỹ thuật chế tạo tiên tiến, chẳng hạn như cắt laser, để tăng cường hiệu suất thiết bị và giảm chi phí sản xuất.

GaN chúng tôi có thể cung cấp

GaN Gallium Nitride Wafer High Electron Mobility RF Devices Optoelectronics And LEDs ((nhấp vào hình ảnh để biết thêm)

Gallium Nitride (GaN) wafer đã nổi lên như là một công nghệ trung tâm trong các ngành công nghiệp khác nhau, do các tính chất vật liệu độc đáo của họ.và ổn định nhiệt đặc biệt, GaN wafer tìm thấy các ứng dụng trong điện tử công suất, thiết bị RF, optoelectronics, và nhiều hơn nữa.từ cung cấp năng lượng cho truyền thông 5G đến chiếu sáng đèn LED và phát triển các hệ thống năng lượng mặt trờiCác đặc điểm hiệu suất cao của GaN làm cho nó trở thành nền tảng trong việc phát triển các thiết bị điện tử nhỏ gọn và hiệu quả, ảnh hưởng đến các lĩnh vực như điện tử ô tô, hàng không vũ trụ,và năng lượng tái tạoLà một động lực trong đổi mới công nghệ, các tấm GaN tiếp tục xác định lại các khả năng trên các ngành công nghiệp đa dạng, định hình khung cảnh của các hệ thống điện tử và truyền thông hiện đại.