Mengurangi Biaya MOSFET Vertikal Menggunakan Teknologi Laser Dicing-- GaN WAFER

GaN Vertical MOSFET adalah perangkat daya yang menjanjikan untuk kendaraan listrik, melampaui perangkat SiC serupa dalam hal mobilitas saluran, metrik kunci.biaya tinggi substrat asli telah menghambat keberhasilan komersial mereka.

Untuk mengatasi masalah ini, berbagai tim telah menyelidiki teknologi daur ulang substrat GaN. Di antaranya adalah tim kolaborasi yang terdiri dari peneliti dari Mirise Technologies,Universitas Nagoya, dan Hamamatsu telah mengklaim telah melakukan demonstrasi yang paling komprehensif dari keberhasilan metode ini.

Menurut Takashi Ishida, juru bicara tim Mirise, laporan sebelumnya tentang daur ulang substrat GaN terbatas pada mengevaluasi bagian dari proses."Sangat penting untuk mengevaluasi karakteristik perangkat yang diproduksi pada wafer daur ulangMakalah kami adalah yang pertama melaporkan hasil ini".

Ishida menambahkan bahwa meskipun hasilnya menginspirasi, masih banyak pekerjaan yang perlu dilakukan sebelum proses ini dapat diterapkan secara skala industri.Karena substrat GaN perlu didaur ulang beberapa kali untuk mengurangi biaya manufaktur, perlu untuk menunjukkan bahwa perangkat yang tumbuh pada substrat setelah beberapa putaran daur ulang tidak terpengaruh secara merugikan.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, proses daur ulang tim kolaborasi Jepang melibatkan penggunaan laser 532 nm untuk memisahkan perangkat dari substrat.Sumber cahaya ini menyinari substrat dari N-wajah, dan melalui penyerapan dua foton di bidang fokus, substrat terurai menjadi gallium logam dan nitrogen.

Setelah pemisahan, N-face dari chip dipoles untuk mencapai permukaan yang halus, diikuti dengan deposisi logam dan kemasan.

Ga-face dari substrat yang dilepaskan pertama kali dipoles, kemudian dipoles secara kimia secara mekanis untuk mencapai ketebalan tingkat atom dan kemudian HVPE digunakan untuk mendepositkan lapisan GaN sekitar 90 μm tebal.Menurut tim, setelah langkah polishing mekanik kimia tambahan ini, substrat GaN tampak seperti baru.

Untuk mengevaluasi proses mereka, tim peneliti mengukur kinerja MOSFET lateral dan dioda p-n vertikal yang dibuat pada wafer yang sama.Kedua jenis perangkat dibentuk dari wafer epitaxial yang diproduksi dalam proses MOCVD: pertama, lapisan GaN tipe n tebal 4 μm didop pada 1 x 10^17 cm^-3, diikuti oleh lapisan GaN tipe p tebal 2 μm didop pada 5 x 10^17 cm^-3.

Studi ini pertama-tama menilai kinerja kedua jenis perangkat sebelum dan setelah mengiris substrat GaN.Grafik arus pembuangan MOSFET dan arus gerbang pada tegangan gerbang yang berbeda dan arus terbalik dioda pada nilai bias terbalik yang berbeda tidak menunjukkan perubahan yang signifikan karena laser dicingHal ini menyebabkan tim peneliti untuk menyimpulkan bahwa perangkat "hampir tidak terpengaruh" oleh proses dicing,karena pemanasan sumber laser dan ketegangan yang terkait dengan langkah pemisahan dapat memiliki dampak.

Takashi Ishida dan rekan-rekannya membandingkan pengukuran ini dengan pengukuran MOSFET lateral dan dioda p-n vertikal yang diproduksi menggunakan substrat daur ulang.dengan perbedaan arus kebocoran gerbang untuk MOSFET lateral, disebabkan oleh variasi kualitas insulator gerbang.

Menurut tim peneliti, temuan mereka menunjukkan bahwa kinerja perangkat tidak menurun secara signifikan setelah proses daur ulang GaN.

Takashi Ishida menyatakan bahwa selain mendaur ulang substrat GaN, perlu meningkatkan ukurannya untuk membuat biaya produksi perangkat lebih kompetitif.Tim peneliti tertarik untuk menunjukkan proses daur ulang mereka menggunakan substrat GaN yang lebih besar.

Hal ini menyoroti keuntungan dari substrat GaN.

• Tegangan High Breakdown: Substrat GaN dapat menangani tegangan tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi bertenaga tinggi.
• Mobilitas Elektron Tinggi: Substrat GaN menunjukkan mobilitas elektron yang tinggi, yang berkontribusi pada kecepatan switching yang lebih cepat dan efisiensi yang lebih tinggi.
• Bandgap lebar: GaN memiliki bandgap yang luas, memungkinkan perangkat untuk beroperasi pada suhu dan tegangan yang lebih tinggi dibandingkan dengan perangkat berbasis silikon.
• Konduktivitas Termal Tinggi: Substrat GaN memiliki konduktivitas termal yang superior, yang membantu dalam disipasi panas yang efisien dan meningkatkan keandalan perangkat.
• Rintangan Rendah: Perangkat yang dibangun pada substrat GaN biasanya memiliki resistensi on yang lebih rendah, yang menyebabkan kerugian konduksi yang lebih rendah dan peningkatan kinerja keseluruhan.
• Kapasitas Frekuensi Tinggi: Substrat GaN cocok untuk aplikasi frekuensi tinggi, termasuk komunikasi RF dan gelombang mikro.
• Kekuatan: Perangkat GaN lebih kokoh dan dapat menahan kondisi lingkungan yang keras, membuatnya cocok untuk aplikasi yang menuntut.
• Ukuran dan Berat yang Dikurangi: Perangkat berbasis GaN dapat lebih kecil dan lebih ringan daripada rekan silikon mereka, yang bermanfaat dalam aplikasi di mana ruang dan berat sangat penting.
• Meningkatkan Efisiensi: Sifat inheren GaN mengarah pada peningkatan efisiensi dalam konversi daya, yang sangat penting untuk aplikasi seperti kendaraan listrik dan sistem energi terbarukan.
• Kinerja yang Ditingkatkan di Lingkungan Suhu Tinggi: Substrat GaN berkinerja baik di lingkungan suhu tinggi, mempertahankan efisiensi dan keandalan mereka.
• Potensi Pengurangan Biaya: Seiring proses daur ulang dan manufaktur untuk substrat GaN meningkat, biaya dapat dikurangi, membuat perangkat berbasis GaN lebih layak secara komersial.
• Kompatibilitas dengan Teknik Pembuatan Lanjutan: Substrat GaN dapat diintegrasikan dengan teknik pembuatan canggih, seperti laser dicing, untuk meningkatkan kinerja perangkat dan mengurangi biaya produksi.

GaN kita bisa menyediakan

GaN Gallium Nitride Wafer Mobilitas Elektron Tinggi Perangkat RF Optoelektronika Dan LED ((klik gambar untuk lebih lanjut)

Wafer Gallium Nitride (GaN) telah muncul sebagai teknologi penting dalam berbagai industri, karena sifat material yang unik.dan stabilitas termal yang luar biasa, GaN wafer menemukan aplikasi dalam power electronics, perangkat RF, optoelectronics, dan banyak lagi.dari menggerakkan komunikasi 5G hingga menerangi LED dan memajukan sistem energi suryaKarakteristik kinerja tinggi GaN membuatnya menjadi landasan dalam pengembangan perangkat elektronik yang kompak dan efisien, mempengaruhi sektor seperti elektronik otomotif, kedirgantaraan,dan energi terbarukanSebagai kekuatan pendorong dalam inovasi teknologi, wafer GaN terus mendefinisikan kembali kemungkinan di berbagai industri, membentuk lanskap elektronik modern dan sistem komunikasi.