کاهش هزینه های MOSFETهای عمودی با استفاده از تکنولوژی برش لیزر - GaN WAFER

GaN Vertical MOSFETs دستگاه های قدرت امیدوار کننده ای برای وسایل نقلیه الکتریکی هستند، که از نظر تحرک کانال، یک معیار کلیدی، از دستگاه های مشابه SiC فراتر می روند.هزینه بالای زیربناهای بومی مانع موفقیت تجاری آنها شده است.

برای رسیدگی به این مسئله، تیم های مختلفی در حال بررسی فناوری های بازیافت زیربنای GaN هستند.دانشگاه ناگویا، و هاماماتسو ادعا کرده که جامع ترین نشان موفقیت این روش را داشته است.

با توجه به تاکاشی ایشیدا، سخنگوی تیم Mirise، گزارش های قبلی در مورد بازیافت زیربنای GaN محدود به ارزیابی بخش هایی از فرآیند بود. ایشیدا می گوید،"این ضروری است که ویژگی های دستگاه های ساخته شده بر روی وافرهای بازیافت شده ارزیابی شود.مقاله ما اولین مقاله ای است که این نتایج را گزارش می کند".

ایشیدا می افزاید که در حالی که نتایج آنها دلگرم کننده است، قبل از اینکه این فرآیند در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار گیرد، کار بیشتری لازم است.از آنجا که زیربناهای GaN نیاز به بازیافت چند بار برای کاهش هزینه های تولید دارند، لازم است نشان داده شود که دستگاه هایی که بعد از چند دور بازیافت روی زیربناها رشد می کنند، تحت تاثیر منفی قرار نمی گیرند.

همانطور که در شکل نشان داده شده است، فرآیند بازیافت تیم همکاری ژاپنی شامل استفاده از لیزر 532 نانومتری برای جدا کردن دستگاه ها از بستر است.این منبع نور، بستر را از N-face تشعشع می دهد، و از طریق جذب دو فوتون در هواپیما فوکال، بستر به گالیوم فلزی و نیتروژن تجزیه می شود.

پس از جدایی، N-face از تراشه ها برای دستیابی به یک سطح صاف، پس از آن توسط رسوب فلز و بسته بندی شده است.

سطح Ga-substrate منتشر شده ابتدا پولیش می شود، سپس به صورت شیمیایی به صورت مکانیکی برای دستیابی به سطح اتم صاف می شود و سپس HVPE برای سپرده گذاری یک لایه GaN تقریباً 90 μm استفاده می شود.به گفته این تیم، پس از این مرحله پولیش میکانیکی شیمیایی اضافی، زیربنای GaN مانند جدید به نظر می رسد.

برای ارزیابی فرآیند آنها، تیم تحقیقاتی عملکرد MOSFET های جانبی و دیودهای عمودی p-n ساخته شده بر روی همان وفر را اندازه گیری کردند.هر دو نوع دستگاه از وافرهای اپیتاکسیال تولید شده در فرآیند MOCVD ساخته شده اند: ابتدا، یک لایه گان نوع n با ضخامت 4μm با ضخامت 1 x 10^17 cm^-3 و سپس یک لایه گان نوع p با ضخامت 2μm با ضخامت 5 x 10^17 cm^-3

در این مطالعه ابتدا عملکرد هر دو نوع دستگاه قبل و بعد از قطعات زیربنای GaN ارزیابی شد.نمودار جریان تخلیه MOSFET و جریان دروازه در ولتاژ دروازه های مختلف و جریان معکوس دیود در مقادیر تعصب معکوس مختلف هیچ تغییری قابل توجهی به دلیل لیزر نشان نداداين باعث شد که گروه تحقيقاتي به اين نتيجه برسند که دستگاه ها "به شدت تحت تاثير" فرآیند برش قطعات قرار گرفته اندچون گرم کردن منبع لیزر و فشارهای مربوط به مرحله جداسازی می تواند تاثیر داشته باشد.

تاکاشی ایشیدا و همکارانش این اندازه گیری ها را با اندازه گیری های MOSFET های جانبی و دیودهای عمودی p-n تولید شده با استفاده از زیربناهای بازیافت شده مقایسه کردند. نتایج بسیار مشابه بود.با تفاوت در جریان نشت دروازه برای MOSFET های جانبی، به علت تغییرات در کیفیت عایق دروازه.

به گفته تیم تحقیقاتی، یافته های آنها نشان می دهد که عملکرد دستگاه ها پس از فرآیند بازیافت GaN به طور قابل توجهی کاهش نیافته است.

تاکاشی ایشیدا اظهار می کند که علاوه بر بازیافت زیربناهای GaN، افزایش اندازه آنها برای رقابت بیشتر هزینه های تولید دستگاه ضروری است.تیم تحقیقاتی علاقه مند به نشان دادن فرآیند بازیافت خود با استفاده از زیربناهای بزرگتر GaN است.

این مزایای زیربناهای GaN را برجسته می کند.

• ولتاژ قطع بالا: زیربناهای GaN می توانند ولتاژ بالا را تحمل کنند، که آنها را برای برنامه های کاربردی با قدرت بالا ایده آل می کند.
• تحرک الکترون بالا: زیربناهای GaN دارای تحرک الکترونی بالا هستند که به سرعت سوئیچ سریعتر و بهره وری بالاتر کمک می کند.
• فاصله گسترده: GaN دارای یک باند گپ گسترده است، که به دستگاه ها اجازه می دهد در دمای بالاتر و ولتاژ در مقایسه با دستگاه های مبتنی بر سیلیکون کار کنند.
• رسانایی حرارتی بالا: زیربناهای GaN دارای رسانایی حرارتی برتر هستند که به از بین بردن گرما موثر کمک می کند و قابلیت اطمینان دستگاه را افزایش می دهد.
• مقاومت کم: دستگاه های ساخته شده بر روی زیربناهای GaN به طور معمول مقاومت کمتری دارند که منجر به کاهش زیان رسانا و بهبود عملکرد کلی می شود.
• ظرفیت فرکانس بالا: زیربناهای GaN برای کاربردهای فرکانس بالا، از جمله ارتباطات RF و مایکروویو مناسب هستند.
• مقاومت: دستگاه های GaN قوی تر هستند و می توانند در برابر شرایط محیطی سخت مقاومت کنند، که آنها را برای کاربردهای سخت مناسب می کند.
• اندازه و وزن کاهش یافته: دستگاه های مبتنی بر GaN می توانند کوچکتر و سبک تر از همتایان سیلیکونی خود باشند که در کاربردهایی که فضای و وزن آنها حیاتی است مفید است.
• بهبود کارایی: خواص ذاتی GaN منجر به بهبود بهره وری در تبدیل انرژی می شود، که برای برنامه هایی مانند وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های انرژی تجدید پذیر بسیار مهم است.
• عملکرد بهبود یافته در محیط های با دمای بالا: زیربناهای GaN در محیط های با دمای بالا عملکرد خوبی دارند و کارایی و قابلیت اطمینان خود را حفظ می کنند.
• احتمال کاهش هزینه ها: با بهبود فرآیندهای بازیافت و تولید برای زیربناهای GaN، هزینه می تواند کاهش یابد و دستگاه های مبتنی بر GaN را از نظر تجاری قابل استفاده تر کند.
• سازگاری با تکنیک های ساخت پیشرفته: زیربناهای GaN را می توان با تکنیک های پیشرفته ساخت، مانند لیزر کنده، برای افزایش عملکرد دستگاه و کاهش هزینه های تولید، ادغام کرد.

گان ما می توانیم ارائه

GaN گالیوم نیترید Wafer High Electron Mobility RF Devices Optoelectronics And LEDs ((برای اطلاعات بیشتر روی تصویر کلیک کنید))

وافرهای گالیوم نیترید (GaN) به دلیل خواص منحصر به فرد مواد، به عنوان یک فناوری محوری در صنایع مختلف ظهور کرده اند.و ثبات حرارتی استثنایی، وافرهای GaN کاربردهایی در الکترونیک قدرت، دستگاه های RF، اپتو الکترونیک و موارد دیگر پیدا می کنند. این خلاصه کاربردهای متنوع وافرهای GaN را بررسی می کند.از تغذیه ارتباطات 5G تا روشن کردن LED ها و پیشرفت سیستم های انرژی خورشیدیویژگی های عملکرد بالا GaN آن را به سنگ بنای توسعه دستگاه های الکترونیکی فشرده و کارآمد تبدیل می کند و بر بخش هایی مانند الکترونیک خودرو، هوافضا،و انرژی های تجدید پذیربه عنوان یک نیروی محرک در نوآوری های تکنولوژیکی، وافرهای GaN همچنان به تعریف مجدد امکانات در صنایع مختلف ادامه می دهند و چشم انداز سیستم های الکترونیکی و ارتباطی مدرن را شکل می دهند.