通过 FSB 的技术解锁低成本、大规模、优质的 GaN 晶圆

氮化镓 (GaN)已成为第三代半导体中事实上的材料。然而，以您需要的质量和您想要的热阻制造 GaN 晶圆仍然是 Fab 试图回答的问题。

GaN外延层与硅、蓝宝石、碳化硅（SiC）等衬底之间的晶格常数和热膨胀系数的不匹配导致外延层产生位错和开裂。

热管理的常用方法是使用具有高导热率的基板，例如 SiC 或金刚石作为散热器。然而，GaN 和 SiC/金刚石之间的晶格失配和热膨胀系数 (CTE) 失配都使得异质外延非常具有挑战性。此外，传统的成核层由于缺陷和结晶度差而表现出低导热率。由于大部分热量是在顶部的有源层内产生的，因此具有低导热率的厚缓冲层会显着增加从器件到基板的散热路径的热阻。过渡层内、衬底和过渡层之间的界面处的缺陷和边界散射以及近界面无序共同促成了大的热阻。

为了生长高质量的 GaN，它需要昂贵的衬底，例如块体 GaN 和 SiC。因此，器件制造的生产成本明显高于硅基电子产品。为了实现具有成本效益的最先进的 GaN 功率器件性能，同时有效地管理产生的热量，可以将外延层从衬底上移除，从而实现衬底的重复使用，并直接结合到散热器上以提高器件的热性能. 然而，现有的去除工艺，如涉及光电化学蚀刻、机械剥落和激光界面分解，加工速度慢和/或表面粗糙/开裂明显，限制了基板重复使用的工艺良率和实用性。因此，这些传统方法的工艺成本通常超过 GaN 衬底成本，

当设备需要更好的质量时，就缺陷密度、热性能和汽车、射频和数据中心应用中的高压设备所需的更高频率而言，人们倾向于使用 GaN-on-SiC。

然而，GaN-on-SiC 是一种昂贵的解决方案。一旦在 SiC 衬底上生长出高质量的 GaN Epi 层，您将获得用于功率和射频应用的更好的 GaN 器件。缺点是，SiC衬底非常昂贵。GaN Epi 层在其上生长后，不再需要 SiC 衬底。

FSB 的专利技术助您一臂之力

FSB 旨在通过使用独特的技术以低成本提供高质量和大规模的独立式 GaN 晶圆和 IP：远程外延和二维材料层转移 (2DLT)。

FSB在GaN晶圆技术方面的突出特点如下：

自2017年从麻省理工学院分拆以来，一直以隐形模式孵化

MIT开发的IP全球独家许可证

FSB担保的其他专利/知识产权

强大的IP“护城河”保护核心主张

直到现在，还没有办法从这种器件结构中去除碳化硅衬底，因此器件变得非常昂贵。FSB，股份有限公司提出了一种由全球专利和专有工艺保护的解决方案，在该解决方案中，您可以创建GaN外延层，并将其从昂贵的SiC衬底上剥离，然后转移到低成本衬底上。这将释放碳化硅衬底，以便在下一个氮化镓外延片生长中重复使用。请参见图1和图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 解决方案的优点是无需任何抛光或其他后处理步骤即可瞬间剥离 GaN 薄膜。粘合或剥离过程不会引入多晶或非晶区。不需要结晶度差的成核层，因此可以获得超薄（<200 nm）GaN独立膜。这是任何其他现有技术都无法实现的。

如何验证技术

FSB, Inc. 正在对独立式 GaN 晶圆（图 3）或转移到 Si 衬底上的 GaN Epi 层进行采样。这将使半导体公司能够制造出具有卓越性能的 GaN 器件。

图 3：GaN 晶圆

FSB, Inc. 现在可以与 Semiconductor Fabs 合作许可和转让该技术。或者，FSB, Inc. 可以提供 GaN Epi 晶圆，这些晶圆是发展客户自己的器件结构和制造 GaN 器件的基础。FSB 还可以开发客户特定的器件结构并提供样品以生产其独特的 GaN 器件。

审核编辑 黄昊宇