การลดต้นทุนของ MOSFETs สูงโดยใช้เทคโนโลยีเลเซอร์การตัด -- GaN WAFER

GaN Vertical MOSFETs เป็นอุปกรณ์พลังงานที่น่าหวังสําหรับรถไฟฟ้า โดยเหนือกว่าอุปกรณ์ SiC ที่คล้ายกันในแง่ของการเคลื่อนไหวของช่องทางราคาที่สูงของพื้นฐานพื้นเมืองได้ขัดขวางความสําเร็จทางการค้า.

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมงานต่าง ๆ ได้ทําการวิจัยเทคโนโลยีการรีไซเคิลเยื่อ GaN.มหาวิทยาลัยนาโกยะ, และฮามามัตซูได้อ้างว่าได้ดําเนินการแสดงให้เห็นอย่างครบถ้วนที่สุดว่าวิธีนี้ประสบความสําเร็จ

ตามคําพูดของ Takashi Ishida ผู้สื่อข่าวของทีมงาน Mirise รายงานก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการรีไซเคิลเยื่อ GaN จํากัดการประเมินส่วนของกระบวนการ"มันจําเป็นที่จะประเมินลักษณะของอุปกรณ์ที่ผลิตจากแผ่นผงรีไซเคิลรายงานของเราเป็นรายงานแรกที่รายงานผลเหล่านี้"

อิชิดา กล่าว ต่อ ไป ว่า แม้ ผล การ ทํางาน ของ พวก เขา จะ น่า สนับสนุน แต่ ยัง ต้อง ทํา งาน มาก ขึ้น ก่อน ที่ จะ ใช้ วิธี นี้ ใน ระดับ อุตสาหกรรมเนื่องจากสารรอง GaN ต้องนําไปใช้อีกหลายครั้ง เพื่อลดต้นทุนการผลิต, มันจําเป็นต้องแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ที่เติบโตบนพื้นฐานหลังจากรอบการรีไซเคิลหลายครั้งไม่ได้ถูกส่งผลกระทบอย่างไม่ดี

อย่างที่แสดงในรูปนี้ กระบวนการรีไซเคิลของทีมงานร่วมมือของญี่ปุ่นเกี่ยวข้องกับการใช้เลเซอร์ 532 nm เพื่อแยกอุปกรณ์จากพื้นฐานแหล่งแสงนี้ฉายแสงจากพื้นฐานจาก N-face, และผ่านการดูดซึม 2 ฟอตอนที่ระดับแกนกลาง สับสราตจะแยกออกเป็นเกลียมโลหะและไนโตรเจน

หลังจากการแยก, N-face ของชิปถูกเคลือบเพื่อบรรลุพื้นผิวเรียบ, ต่อมาคือการฝากโลหะและการบรรจุ.

ผิว Ga ของสารย่อยที่ปล่อยออกมาจะถูกเคลือบก่อน, แล้วเคลือบด้วยกลไกทางเคมีเพื่อบรรลุความเรียบของระดับอะตอม, แล้ว HVPE จะใช้ในการฝากชั้น GaN ความหนาประมาณ 90 μm.ตามทีมงาน หลังจากขั้นตอนการเคลือบทางกลเคมีเพิ่มเติมนี้ สารสับสราท GaN ดูดีเหมือนใหม่

เพื่อประเมินกระบวนการของพวกเขา ทีมงานวิจัยวัดผลงานของ MOSFETs ทิศทางและ p-n diodes สูงผลิตบนแผ่นเดียวกันทั้งสองชนิดของอุปกรณ์ถูกสร้างขึ้นจากแผ่น epitaxial ผลิตในกระบวนการ MOCVD: แรกเป็นชั้น GaN ประเภท n ขนาด 4 μm ที่ปรับปรุงในขนาด 1 x 10^17 cm^-3, ต่อมาเป็นชั้น GaN ประเภท p ขนาด 2 μm ที่ปรับปรุงในขนาด 5 x 10^17 cm^-3.

การศึกษาครั้งแรกประเมินผลการทํางานของอุปกรณ์ทั้งสองชนิด ก่อนและหลังการตัดเยื่อ GaNกราฟของ MOSFET กระแสระบายน้ําและกระแสประตูที่ความดันประตูที่แตกต่างกันและกระแสกลับของไดโอเดสที่ค่าความคัดค้านกลับที่แตกต่างกันไม่ได้แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่สําคัญเนื่องจากเลเซอร์ dicingซึ่งทําให้ทีมงานวิจัยสรุปว่า อุปกรณ์เหล่านี้ "แทบจะไม่ได้รับผลกระทบ" จากกระบวนการเนื่องจากความร้อนของแหล่งเลเซอร์และความเครียดที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนการแยก.

Takashi Ishida และคณะของเขาเปรียบเทียบการวัดเหล่านี้กับการวัดของ MOSFET ทิศทางและ p-n diodes สูงที่ผลิตโดยใช้สับสราตรีไซเคิล ผลลัพธ์คล้ายมากด้วยความแตกต่างในกระแสรั่วไหลของประตูสําหรับ MOSFETs ทิศทาง, ส่งผลมาจากความแตกต่างของคุณภาพของเครื่องกันประตู

ตามทีมวิจัย ผลการค้นพบของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าผลงานของอุปกรณ์ไม่ได้ลดลงอย่างสําคัญหลังจากกระบวนการรีไซเคิล GaN

Takashi Ishida ระบุว่านอกจากการรีไซเคิลสับสราต GaN แล้ว การเพิ่มขนาดของสับสราต GaN ก็จําเป็นเพื่อทําให้ต้นทุนการผลิตอุปกรณ์มีความแข่งขันมากขึ้นทีมงานวิจัยสนใจที่จะแสดงวิธีการรีไซเคิลของพวกเขา โดยใช้สับสราต GaN ที่ใหญ่กว่า.

นี่ทําให้เห็นข้อดีของสารสับสราต GaN

• ความดันการแยกสูง: สับสราต GaN สามารถรับมือกับความดันสูง ทําให้มันเหมาะสําหรับการใช้งานพลังงานสูง
• ความเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนสูง: สับสราต GaN แสดงความเคลื่อนไหวอิเล็กตรอนสูง ซึ่งส่งผลให้ความเร็วในการสลับที่เร็วขึ้นและประสิทธิภาพสูงขึ้น
• แบนด์เกปกว้าง: GaN มีช่องแดนกว้าง ทําให้อุปกรณ์สามารถทํางานได้ในอุณหภูมิและแรงดันที่สูงกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิคอน
• ความสามารถในการนําความร้อนสูง: สับสราต GaN มีความสามารถในการนําความร้อนที่ดีกว่า ซึ่งช่วยในการระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพและเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์
• ความต้านทานต่ํา: อุปกรณ์ที่สร้างขึ้นบนรอง GaN โดยทั่วไปมีความต้านทานการเปิดต่ํากว่า, ส่งผลให้มีการสูญเสียการนําที่ต่ํากว่าและผลประกอบการโดยรวมที่ดีขึ้น
• ความสามารถความถี่สูง: สับสราต GaN เหมาะสําหรับการใช้งานความถี่สูง รวมถึง RF และการสื่อสารไมโครเวฟ
• ความแข็งแรง: อุปกรณ์ GaN แข็งแรงกว่าและสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ทําให้มันเหมาะสําหรับการใช้งานที่ต้องการ
• ขนาด และ น้ําหนัก ลด: อุปกรณ์ที่ใช้ GaN สามารถมีขนาดเล็กและเบากว่าตัวแทนซิลิคอนของพวกเขา ซึ่งเป็นประโยชน์ในการใช้งานที่พื้นที่และน้ําหนักเป็นสิ่งสําคัญ
• ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น: คุณสมบัติของ GaN ส่งผลให้มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานที่ดีขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการใช้งาน เช่น ยานไฟฟ้าและระบบพลังงานที่เกิดใหม่
• ผลงานที่ดีขึ้นในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง: สับสราต GaN ทํางานได้ดีในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง โดยรักษาประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของพวกเขา
• ความสามารถในการลดต้นทุน: เมื่อกระบวนการรีไซเคิลและการผลิตของสารสับสราต GaN ปรับปรุงขึ้น ค่าใช้จ่ายสามารถลดลงได้ ทําให้อุปกรณ์ที่ใช้ GaN มีประสิทธิภาพทางการค้ามากขึ้น
• ความเหมาะสมกับเทคนิคการผลิตที่ทันสมัย: สับสราต GaN สามารถบูรณาการกับเทคนิคการผลิตที่ทันสมัย เช่น การตัดเลเซอร์ เพื่อเพิ่มผลงานของอุปกรณ์และลดต้นทุนการผลิต

GaN เราสามารถให้

GaN Gallium Nitride Wafer ความเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนสูง อุปกรณ์ RF Optoelectronics และ LEDs

โวฟเฟอร์ไนทรีดกัลเลียม (GaN) ได้ปรากฏขึ้นเป็นเทคโนโลยีที่สําคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุที่เป็นเอกลักษณ์และความมั่นคงทางอุณหภูมิที่พิเศษวาฟเฟอร์ GaN พบการใช้งานในอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน, อุปกรณ์ RF, ออปโตอิเล็กทรอนิกส์, และอื่น ๆ.จากการใช้พลังงานในการสื่อสาร 5G ไปยังการส่องแสง LED และการพัฒนาระบบพลังงานแสงอาทิตย์คุณสมบัติการทํางานสูงของ GaN ทําให้มันเป็นหินมุมในการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพและพลังงานที่เกิดใหม่ในฐานะแรงขับเคลื่อนในการนวัตกรรมทางเทคโนโลยี โวฟเฟอร์ GaN ยังคงนิยามใหม่ความเป็นไปได้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย โดยการปรับปรุงภูมิทัศน์ของระบบอิเล็กทรอนิกส์และการสื่อสารที่ทันสมัย