SHANGHAI FAMOUS TRADE CO.,LTD
КО. ТОРГОВЛЕЙ ШАНХАЯ ИЗВЕСТНОЕ, ЛТД
Add to Cart
8 дюймовый GaN-on-Si Epitaxy si субстрат ((110 111 110) для реакторов MOCVD или RF энергетического применения
8-дюймовый процесс эпитаксии GaN на Si включает выращивание слоя нитрида галлия (GaN) на кремниевом (Si) субстрате, диаметр которого составляет 8 дюймов.,Теплопроводность и широкие пробелы с масштабируемостью и экономичностью кремния.который управляет диссоответствием решетки и различиями теплового расширения между GaN и SiЭта технология имеет жизненно важное значение для производства высокоэффективной силовой электроники, радиочастотных устройств и светодиодов.предлагает баланс между производительностью и затратами, и все чаще используется в крупномасштабном производстве полупроводников из-за его совместимости с существующими кремниевыми процессами.
Материальные свойства
Широкий диапазон: GaN представляет собой широкополосный полупроводник с энергией 3,4 eV. Это свойство позволяет устройствам на основе GaN работать при более высоких напряжениях, температурах,и частоты по сравнению с традиционными устройствами на основе кремнияШирокий диапазон также приводит к более высоким разрывным напряжениям, что делает GaN-on-Si идеальным для высокомощных приложений.
Высокая мобильность электронов и скорость насыщения: GaN обладает высокой мобильностью электронов (обычно около 2000 см2/Вс) и высокой скоростью насыщения (~ 2,5 x 107 см/с).которые имеют решающее значение для радиочастотных устройств и силовых транзисторов.
Высокая теплопроводность: GaN имеет лучшую теплопроводность по сравнению с кремниевым, что помогает эффективно рассеивать тепло.Это особенно важно в высокопроизводительных устройствах, где тепловое управление имеет решающее значение для поддержания производительности и надежности устройства..
Высококритическое электрическое поле: Критическое электрическое поле GaN составляет около 3,3 МВ/см, что значительно выше, чем у кремния. Это позволяет GaN-устройствам обрабатывать более высокие электрические поля без разрушения,способствующие более высокой эффективности и плотности мощности в силовой электронике.
Структурные и механические свойства
Несоответствие решетки и напряжениеОдной из проблем при эпитаксии GaN на Si является значительное несоответствие решетки между GaN и Si (примерно 17%).которые могут привести к вывихам и дефектамОднако достижения в области эпитаксиальных методов роста, таких как использование буферных слоев и стратегий управления напряжением, смягчили эти проблемы.позволяющая производить высококачественные вафли из GaN на Si.
Сгибание и изгибание пластин: Из-за разницы в коэффициентах теплового расширения между GaN и Si тепловое напряжение может вызвать изгиб или изгиб вафлы во время эпитаксиального процесса роста.Эта механическая деформация может повлиять на последующие этапы изготовления устройстваКонтроль условий роста и оптимизация буферных слоев имеют решающее значение для минимизации этих эффектов и обеспечения плоскости пластин.
Электрические и эксплуатационные свойства
Высокое разрывное напряжение: Сочетание широкого диапазона GaN и высокого критического электрического поля приводит к устройствам с высоким разрывным напряжением.что позволяет им обрабатывать более высокие напряжения и токи с большей эффективностью и надежностью.
Низкое сопротивление: Устройства с GaN на Si обычно демонстрируют более низкое сопротивление при включении по сравнению с аналогами на основе кремния.особенно в приложениях переключения питания.
Эффективность и плотность энергии: Технология GaN-on-Si позволяет разрабатывать устройства с более высокой плотностью мощности и эффективностью.где сокращение размеров и повышение производительности являются постоянными проблемами.
Стоимость и масштабируемость
Одним из основных преимуществ использования 8-дюймового кремниевого субстрата для эпитаксии GaN является масштабируемость и снижение затрат.Кремниевые субстраты широко доступны и дешевле по сравнению с другими субстратами, такими как сапфир или карбид кремния (SiC)Возможность использования более крупных 8-дюймовых пластин также означает, что на одну пластинку можно изготовить больше устройств, что приводит к экономии масштаба и более низким издержкам производства.
| Категория параметров | Параметр | Стоимость/диапазон | Примечания |
| Материальные свойства | Пробелы GaN | 3.4 eV | Широкополосный полупроводник, подходящий для применения при высоких температурах, высоком напряжении и высокой частоте |
| Пробелы в полосе Si | 1.12 eV | Кремний как материал субстрата обеспечивает хорошую экономическую эффективность | |
| Теплопроводность | 130-170 Вт/м·К | Теплопроводность слоя GaN; кремниевой подложки приблизительно 149 W/m·K | |
| Мобильность электронов | 1000-2000 см2/В·с | Мобильность электронов в слое GaN выше, чем в кремнии | |
| Диэлектрическая постоянная | 9.5 (GaN), 11.9 (Si) | Диэлектрические константы GaN и Si | |
| Коэффициент теплового расширения | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Несоответствие коэффициентов теплового расширения GaN и Si, потенциально вызывающее стресс | |
| Постоянная решетки | 3.189 Å (GaN), 5.431 Å (Si) | Постоянное несоответствие решетки между GaN и Si, потенциально ведущее к вывихам | |
| Плотность дислокации | 108-109 см−2 | Типичная плотность вывихов в слое GaN, в зависимости от эпитаксиального процесса роста | |
| Механическая твердость | 9 Мохов | Механическая твердость GaN обеспечивает износостойкость и долговечность | |
| Спецификации пластин | Диаметр пластины | 2 дюйма, 4 дюйма, 6 дюймов, 8 дюймов | Общие размеры для GaN на пластинах Si |
| Толщина слоя GaN | 1-10 мкм | В зависимости от конкретных потребностей приложения | |
| Толщина подложки | 500-725 мкм | Типичная толщина кремниевой подложки для механической прочности | |
| Грубость поверхности | < 1 нм RMS | Грубость поверхности после полировки, обеспечивающая высококачественный эпитаксиальный рост | |
| Высота ступени | < 2 нм | Высота ступени в слое GaN, влияющая на производительность устройства | |
| Воронка для вафелей | < 50 мкм | Влияние на совместимость процессов | |
| Электрические свойства | Концентрация электронов | 1016-1019 см−3 | концентрация допинга n- или p-типа в слое GaN |
| Сопротивляемость | 10−3-10−2 Ω·см | Типичное сопротивление слоя GaN | |
| Раскол электрического поля | 3 МВ/см | Высокая прочность поля распада в слое GaN, подходящая для высоковольтных устройств | |
| Оптические свойства | Длина волны эмиссии | 365-405 нм (УФ/синий) | длина волны излучения GaN, используемого в светодиодах и лазерах |
| Коэффициент поглощения | ~ 104 см−1 | Коэффициент поглощения GaN в диапазоне видимого света | |
| Тепловые свойства | Теплопроводность | 130-170 Вт/м·К | Теплопроводность слоя GaN; кремниевой подложки приблизительно 149 W/m·K |
| Коэффициент теплового расширения | 50,6 ppm/°C (GaN), 2,6 ppm/°C (Si) | Несоответствие коэффициентов теплового расширения GaN и Si, потенциально вызывающее стресс | |
| Химические свойства | Химическая стабильность | Высокий | GaN имеет хорошую коррозионную стойкость, подходящую для суровых условий |
| Обработка поверхности | Без пыли, без загрязнения | Требование чистоты поверхности вафли GaN | |
| Механические свойства | Механическая твердость | 9 Мохов | Механическая твердость GaN обеспечивает износостойкость и долговечность |
| Модуль Янга | 350 GPa (GaN), 130 GPa (Si) | Модуль Янга GaN и Si, влияющий на механические свойства устройства | |
| Параметры производства | Метод эпитаксиального роста | MOCVD, HVPE, MBE | Общие методы эпитаксиального роста для слоев GaN |
| Уровень доходности | Зависит от контроля процесса и размера пластины | На производительность влияют такие факторы, как плотность вывих и лук пластины | |
| Температура роста | 1000-1200°C | Типичная температура эпитаксиального роста слоя GaN | |
| Скорость охлаждения | Контролируемое охлаждение | Скорость охлаждения обычно контролируется, чтобы предотвратить тепловое напряжение и лук вафеля |
8-дюймовая эпитаксия GaN-on-Si (нитрид галлия на кремниевом) - это преобразующая технология, которая позволила достичь значительных успехов в различных высокопроизводительных приложениях.Интеграция GaN на кремниевые субстраты сочетает превосходные свойства GaN с экономичностью и масштабируемостью кремнияВот основные применения 8-дюймовой эпитаксии GaN-on-Si:
Транзисторы питания: GaN-on-Si все чаще используется в мощных транзисторах, таких как транзисторы высокой электронной мобильности (HEMT) и транзисторы с полевым эффектом полупроводников металлического оксида (MOSFET).Эти транзисторы выигрывают от высокой электронной мобильности GaN, высокое разрывное напряжение и низкое сопротивление, что делает их идеальными для эффективного преобразования энергии в таких приложениях, как центры обработки данных, электромобили (EV) и системы возобновляемой энергии.
Преобразователи мощности: превосходные характеристики GaN-on-Si в высокочастотных переключениях позволяют разработать компактные и эффективные преобразователи мощности.Эти преобразователи необходимы для применения от адаптеров и зарядных устройств для переменного тока и постоянного тока до промышленных источников питания и фотоэлектрических инверторов.
Инверторы для возобновляемой энергии: Инверторы GaN-on-Si используются в солнечных системах и ветряных турбинах.Их способность работать на более высоких частотах и напряжениях при одновременном минимизации потерь энергии приводит к более эффективному и надежному производству возобновляемой энергии.
Усилители мощности радиочастотного тока: GaN-on-Si широко используется в усилителях мощности RF из-за его способности работать на высоких частотах с высокой эффективностью.включая базовые станции 5G, спутниковой связи и радиолокационных систем.
Усилители низкого шума (LNA): В RF-приложениях LNA на основе GaN-on-Si используются для усиления слабых сигналов без добавления значительного шума, улучшая чувствительность и производительность систем связи.
Радарные и оборонительные системы: высокая плотность мощности и эффективность GaN-on-Si делают его подходящим для радарных и оборонных применений, где высокая производительность и надежная эксплуатация имеют решающее значение.
Светоизлучающие диоды (LED): Технология GaN-on-Si используется при производстве светодиодов, в частности для общей осветительной и дисплейной технологий.Масштабируемость 8-дюймовых пластин позволяет экономически эффективно производить светодиоды высокой яркости, используемые в различных потребительских и промышленных приложениях.
Лазерные диоды: GaN-on-Si также используется при разработке лазерных диодов, которые используются в оптическом хранилище, связи и медицинских устройствах.Сочетание высокой эффективности GaN и масштабируемости кремния делает эти устройства более доступными и доступными..
Бортовые зарядные устройства и инверторы: GaN-on-Si устройства являются неотъемлемой частью бортовых зарядных устройств и инверторов, используемых в электромобилях.способствует увеличению дальности движения и более быстрому времени зарядки.
Усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS): высокочастотная работа и эффективность GaN-on-Si ценны в ADAS, которые полагаются на радарные и LiDAR-технологии для обеспечения данных в режиме реального времени для более безопасного вождения.
Устройства электроснабжения: Технология GaN-on-Si используется в ПСУ для центров обработки данных и серверов, обеспечивая более высокую эффективность и снижение выработки тепла по сравнению с традиционными источниками питания на основе кремния.Это приводит к снижению затрат на охлаждение и улучшению общей энергоэффективности.
Высокоэффективное управление энергией: компактные размеры и эффективность устройств GaN-on-Si делают их идеальными для передовых систем управления энергией в центрах обработки данных, где энергоэффективность и надежность имеют первостепенное значение.
Быстрые зарядные устройства: GaN-on-Si все чаще используется в быстрых зарядных устройствах для смартфонов, ноутбуков и других портативных устройств.сокращение времени зарядки.
Адаптеры питания: компактные размеры и высокая эффективность адаптеров питания на основе GaN на Si делают их предпочтительным выбором для потребительской электроники, что приводит к более портативным и энергоэффективным решениям для зарядки.
Базовые станции: GaN-on-Si имеет решающее значение для усилителей мощности, используемых в базовых станциях 5G. Технология поддерживает более высокие частоты и большую эффективность,создание возможностей для создания более быстрых и надежных коммуникационных сетей.
Спутниковая связь: высокая мощность и частота устройств GaN-on-Si также полезны в системах спутниковой связи, улучшая мощность сигнала и скорость передачи данных.
Применение 8-дюймовой эпитаксии GaN-on-Si охватывает широкий спектр отраслей промышленности, от силовой электроники и телекоммуникаций до оптоэлектроники и автомобильных систем.Его способность сочетать высокую производительность с экономичным производством делает его ключевым фактором развития технологий следующего поколения., стимулирующие инновации в различных секторах с высоким спросом.
Вопрос: Каковы преимущества галлиевого нитрида перед кремниевым?
А:Галлиевый нитрид (GaN) имеет значительные преимущества перед кремниевым (Si) из-за его широкой полосы пропускания, более высокой мобильности электронов и лучшей теплопроводности.Эти свойства позволяют GaN устройствам работать при более высоких напряжениях, температуры и частоты с большей эффективностью и более быстрыми скоростями переключения. GaN также имеет более высокое разрывное напряжение, более низкое сопротивление и может обрабатывать более высокую плотность мощности,что делает его идеальным для электротехники, радиочастотных приложений и высокочастотных операций, где компактность, эффективность и тепловое управление имеют решающее значение.