通過 FSB 的技術(shù)解鎖低成本、大規(guī)模、優(yōu)質(zhì)的 GaN 晶圓

氮化鎵 (GaN)已成為第三代半導(dǎo)體中事實(shí)上的材料。然而，以您需要的質(zhì)量和您想要的熱阻制造 GaN 晶圓仍然是 Fab 試圖回答的問題。

GaN外延層與硅、藍(lán)寶石、碳化硅（SiC）等襯底之間的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的不匹配導(dǎo)致外延層產(chǎn)生位錯(cuò)和開裂。

熱管理的常用方法是使用具有高導(dǎo)熱率的基板，例如 SiC 或金剛石作為散熱器。然而，GaN 和 SiC/金剛石之間的晶格失配和熱膨脹系數(shù) (CTE) 失配都使得異質(zhì)外延非常具有挑戰(zhàn)性。此外，傳統(tǒng)的成核層由于缺陷和結(jié)晶度差而表現(xiàn)出低導(dǎo)熱率。由于大部分熱量是在頂部的有源層內(nèi)產(chǎn)生的，因此具有低導(dǎo)熱率的厚緩沖層會(huì)顯著增加從器件到基板的散熱路徑的熱阻。過渡層內(nèi)、襯底和過渡層之間的界面處的缺陷和邊界散射以及近界面無序共同促成了大的熱阻。

為了生長(zhǎng)高質(zhì)量的 GaN，它需要昂貴的襯底，例如塊體 GaN 和 SiC。因此，器件制造的生產(chǎn)成本明顯高于硅基電子產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)具有成本效益的最先進(jìn)的 GaN 功率器件性能，同時(shí)有效地管理產(chǎn)生的熱量，可以將外延層從襯底上移除，從而實(shí)現(xiàn)襯底的重復(fù)使用，并直接結(jié)合到散熱器上以提高器件的熱性能. 然而，現(xiàn)有的去除工藝，如涉及光電化學(xué)蝕刻、機(jī)械剝落和激光界面分解，加工速度慢和/或表面粗糙/開裂明顯，限制了基板重復(fù)使用的工藝良率和實(shí)用性。因此，這些傳統(tǒng)方法的工藝成本通常超過 GaN 襯底成本，

當(dāng)設(shè)備需要更好的質(zhì)量時(shí)，就缺陷密度、熱性能和汽車、射頻和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中的高壓設(shè)備所需的更高頻率而言，人們傾向于使用 GaN-on-SiC。

然而，GaN-on-SiC 是一種昂貴的解決方案。一旦在 SiC 襯底上生長(zhǎng)出高質(zhì)量的 GaN Epi 層，您將獲得用于功率和射頻應(yīng)用的更好的 GaN 器件。缺點(diǎn)是，SiC襯底非常昂貴。GaN Epi 層在其上生長(zhǎng)后，不再需要 SiC 襯底。

FSB 的專利技術(shù)助您一臂之力

FSB 旨在通過使用獨(dú)特的技術(shù)以低成本提供高質(zhì)量和大規(guī)模的獨(dú)立式 GaN 晶圓和 IP：遠(yuǎn)程外延和二維材料層轉(zhuǎn)移 (2DLT)。

FSB在GaN晶圓技術(shù)方面的突出特點(diǎn)如下：

自2017年從麻省理工學(xué)院分拆以來，一直以隱形模式孵化

MIT開發(fā)的IP全球獨(dú)家許可證

FSB擔(dān)保的其他專利/知識(shí)產(chǎn)權(quán)

強(qiáng)大的IP“護(hù)城河”保護(hù)核心主張

直到現(xiàn)在，還沒有辦法從這種器件結(jié)構(gòu)中去除碳化硅襯底，因此器件變得非常昂貴。FSB，股份有限公司提出了一種由全球?qū)＠蛯Ｓ泄に嚤Ｗo(hù)的解決方案，在該解決方案中，您可以創(chuàng)建GaN外延層，并將其從昂貴的SiC襯底上剝離，然后轉(zhuǎn)移到低成本襯底上。這將釋放碳化硅襯底，以便在下一個(gè)氮化鎵外延片生長(zhǎng)中重復(fù)使用。請(qǐng)參見圖1和圖2。. has come up with a solution secured by global patents and proprietary processes, in which you can create the GaN Epi layer and lift it off from the expensive SiC substrate and transfer it on to a low-cost substrate. This will free up the SiC substrate to be re-used in the next GaN Epi wafer growth. See the Figure 1 and Figure 2.

Figure 1: Wafer Reuse

Figure 2: Processing

FSB 解決方案的優(yōu)點(diǎn)是無需任何拋光或其他后處理步驟即可瞬間剝離 GaN 薄膜。粘合或剝離過程不會(huì)引入多晶或非晶區(qū)。不需要結(jié)晶度差的成核層，因此可以獲得超?。?200 nm）GaN獨(dú)立膜。這是任何其他現(xiàn)有技術(shù)都無法實(shí)現(xiàn)的。

如何驗(yàn)證技術(shù)

FSB, Inc. 正在對(duì)獨(dú)立式 GaN 晶圓（圖 3）或轉(zhuǎn)移到 Si 襯底上的 GaN Epi 層進(jìn)行采樣。這將使半導(dǎo)體公司能夠制造出具有卓越性能的 GaN 器件。

圖 3：GaN 晶圓

FSB, Inc. 現(xiàn)在可以與 Semiconductor Fabs 合作許可和轉(zhuǎn)讓該技術(shù)。或者，F(xiàn)SB, Inc. 可以提供 GaN Epi 晶圓，這些晶圓是發(fā)展客戶自己的器件結(jié)構(gòu)和制造 GaN 器件的基礎(chǔ)。FSB 還可以開發(fā)客戶特定的器件結(jié)構(gòu)并提供樣品以生產(chǎn)其獨(dú)特的 GaN 器件。

審核編輯 黃昊宇