GaN 장치가 연구 공장에서 대용량 제조로 이동함에 따라, 실리콘은 큰 지름의 GaN 대사용에 가장 경제적으로 유력한 기판으로 나타났습니다.가안-온-시 150mm를 넘고 특히 200mm와 300mm를 향해 와이퍼의 활과 워크페이지를 통해 종종 굴절 밀도나 이동성보다 더 제한적인 기계적 과제를 제시합니다.
전기적 결함과 달리 기계적 변형은 IV 곡선이나 홀 측정에서 즉시 나타나지 않습니다. 대신 그것은 조용히 리토그래피 집중을 방해함으로써 양을 침식합니다.부하화 덮개 정확성, 그리고 취급 중에 웨이퍼 파열 위험을 증가시킵니다. 따라서 아우를 이해하고 완화하는 것은 주변 재료 문제가 아니라 핵심 통합 문제입니다.
GaN-on-Si의 웨이퍼 활은 열 불일치, 격자 스트레스 및 필름 스트레스 축적의 조합에서 발생합니다.
GaN (~5.6 × 10−6 K−1) 의 열 확장 계수 (CTE) 는 실리콘 (~2.6 × 10−6 K−1) 보다 현저히 높다.1000 °C를 초과하는 부지성 성장 온도에서 냉각하는 동안, GaN는 기본 실리콘 기판보다 더 많이 수축됩니다. 이 차차 수축은 GaN 층의 팽창 스트레스와 실리콘의 압축 스트레스를 유발합니다.거시적인 웨이퍼 곡률을 초래합니다..
웨이퍼 지름이 증가함에 따라 이 곡선은 비선형적으로 확장됩니다. 100mm 웨이퍼에서 허용되는 활은 200mm 웨이퍼에서 리토그래피 사양을 초과 할 수 있습니다.필름 두께와 구성이 변하지 않더라도.
가장 효과적인 활 감소 전략은 활성 GaN 층에서 시작하지 않고 그 아래에 있는 버퍼 스택에서 시작합니다.
현대적인 GaN-on-Si 에피타크시는 복잡한 다층 버퍼 구조에 의존하며, 일반적으로 AlN 핵화 층을 포함하고 그 다음으로 AlGaN 또는 초열 구조를 분류합니다.이 층 은 동시에 두 가지 목적 을 수행 합니다: 격자 불일치와 열 스트레스 관리.
알루미늄의 성분, 버퍼 두께, 초열기 주기율을 조심스럽게 조정함으로써냉각 과정에서 생성되는 튼력 스트레스를 부분적으로 견제하는 제어 압축 스트레스를 도입 할 수 있습니다.이 버퍼는 GaN와 실리콘 사이에 기계적 충격을 흡수하는 역할을 합니다.
그러나 버퍼 층은 타협을 도입합니다. 과도한 두께는 열 전도성을 감소시키고 대동성 시간을 증가시킵니다. 공격적인 스트레스 보상으로 균열 밀도를 증가시킬 수 있습니다.따라서 최적의 설계는 무력 스트레스 취소보다는 기계적 및 열 성능의 공동 최적화를 요구합니다..
실리콘 기판 선택은 종종 고정된 경계 조건으로 취급되지만 실제로 강력한 조정 매개 변수입니다.
더 두꺼운 실리콘 웨이퍼는 굽기 경직성을 높이고, 같은 부피압에 대한 최종 활을 감소시킵니다.장비 호환성 및 표준 처리 프로토콜과 두께 충돌을 증가따라서 많은 공장들은 좁은 두께의 창 안에서 작동하며, 스트레스 조절을 다시 부피 축으로 밀어냅니다.
크리스탈 지향도 중요합니다. 대부분의 GaN-on-Si 성장은 Si ((111) 를 사용합니다. 이것은 GaN과 육각형 대칭 호환성을 제공합니다. 그러나 약간의 잘못된 각도,스트레스 완화 경로와 균열 전파 행동에 영향을 줄 수 있습니다., 간접적으로 거시적인 warpage 영향을.
지름이 증가함에 따라 기판 공학은 격자 일치에 대한 것이 아니라 기계 시스템 설계에 관한 것입니다.
최종 웨이퍼 모양을 결정하는 데 열 역사는 중요한 역할을 합니다.
냉각 과정에서 급격한 온도 램프는 웨이퍼 두께를 가로질러 스트레스 경사도를 잠금하는 경향이 있으며, 활과 비일률적인 워크페이지를 증폭시킵니다.다단계 냉각 프로파일은 구부러진 슬라이드 및 인터페이스 크립을 통해 부분 스트레스 완화를 허용합니다., 잔류 곡선을 줄입니다.
마찬가지로, 피크 성장 온도를 낮추는 것은 물질 품질과 호환될 때 전체 열 이동을 감소시키고 따라서 절대적인 CTE 불일치 스트레인도 감소시킵니다.이것은 미세한 결정질에 영향을 줄 수 있지만, 그 타협은 큰 지름의 제조성에 유리할 수 있습니다.
실제로 웨이퍼 활 최적화는 순수 전자 성능 측정 이상의 최적 성장 조건을 재정립하는 것을 요구합니다.
활 제어에 대한 새로운 접근법은 웨이퍼를 가로질러 스트레스 대칭을 회복하는 데 초점을 맞추고 있습니다.
엔지니어링 다이 일렉트릭 코팅이나 스트레스 보상 층과 같은 뒷면 필름은 전면 GaN 스트레스를 대응하기 위해 부각 후 퇴적 될 수 있습니다. MEMS 제조에서 일반적이지만,이 개념은 여전히 GaN-on-Si 제조에서 비교적 탐구되지 않았습니다..
뒷면 희석 및 롤링 프로세스 또한 최종 warpage에 영향을 미칩니다. 비일률적 인 두께 제거는 부곡 경사도를 도입하여 부각 또는 부분적으로 수정 할 수 있습니다.프로세스 제어에 따라.
GaN-on-Si가 진정한 CMOS 라인 호환성으로 나아갈 때, 이러한 전체적인 웨이퍼 수준의 스트레스 균형 전략은 중요성을 얻을 가능성이 있습니다.
큰 지름의 GaN 에피택시에서 가장 중요한 개념적 변화 중 하나는 성장 후 결함보다는 제어 가능한 프로세스 매개 변수로 웨이퍼 활을 취급하는 것입니다.
고해상도 활과 warpage 지도, 버퍼 디자인, 온도 프로파일, 웨이퍼 역사와 상관, 폐쇄 루프 최적화를 가능하게 합니다.선의 목표가 프로세스 단계별로 점점 더 정의됩니다., 단지 최종 수용 기준으로만 사용되지 않습니다.
이 데이터에 기반한 접근법은 GaN 제조를 실리콘 스트레인 엔지니어링에서 오랫동안 사용된 철학과 일치시킵니다.그리고 단순히 최소화하기보다는.
큰 지름의 GaN-on-Si 에피택시에서 웨이퍼 활을 최소화하는 것은 더 이상 스트레스를 제거하는 것이 아닙니다. 근본적인 재료 불일치 때문에 불가능한 작업입니다. 대신,이것은 긴 척도를 통해 스트레스를 지능적으로 설계하는 것입니다., 원자 인터페이스에서 풀 웨이퍼 메커니즘까지.
산업이 200mm 이상으로 나아갈수록 성공은 점진적인 재료 개선에 덜 의존하고 기판, 버퍼, 열 공정,그리고 측정이 의미에서, 웨이퍼 활은 귀찮은 매개 변수가 아니라, 전체 부근 스택의 기계적 건강에 대한 진단 창입니다.
GaN-on-Si의 경우, 곡선을 조절하는 것은 결국 전자를 조절하는 것만큼이나 중요할 수 있습니다.
GaN 장치가 연구 공장에서 대용량 제조로 이동함에 따라, 실리콘은 큰 지름의 GaN 대사용에 가장 경제적으로 유력한 기판으로 나타났습니다.가안-온-시 150mm를 넘고 특히 200mm와 300mm를 향해 와이퍼의 활과 워크페이지를 통해 종종 굴절 밀도나 이동성보다 더 제한적인 기계적 과제를 제시합니다.
전기적 결함과 달리 기계적 변형은 IV 곡선이나 홀 측정에서 즉시 나타나지 않습니다. 대신 그것은 조용히 리토그래피 집중을 방해함으로써 양을 침식합니다.부하화 덮개 정확성, 그리고 취급 중에 웨이퍼 파열 위험을 증가시킵니다. 따라서 아우를 이해하고 완화하는 것은 주변 재료 문제가 아니라 핵심 통합 문제입니다.
GaN-on-Si의 웨이퍼 활은 열 불일치, 격자 스트레스 및 필름 스트레스 축적의 조합에서 발생합니다.
GaN (~5.6 × 10−6 K−1) 의 열 확장 계수 (CTE) 는 실리콘 (~2.6 × 10−6 K−1) 보다 현저히 높다.1000 °C를 초과하는 부지성 성장 온도에서 냉각하는 동안, GaN는 기본 실리콘 기판보다 더 많이 수축됩니다. 이 차차 수축은 GaN 층의 팽창 스트레스와 실리콘의 압축 스트레스를 유발합니다.거시적인 웨이퍼 곡률을 초래합니다..
웨이퍼 지름이 증가함에 따라 이 곡선은 비선형적으로 확장됩니다. 100mm 웨이퍼에서 허용되는 활은 200mm 웨이퍼에서 리토그래피 사양을 초과 할 수 있습니다.필름 두께와 구성이 변하지 않더라도.
가장 효과적인 활 감소 전략은 활성 GaN 층에서 시작하지 않고 그 아래에 있는 버퍼 스택에서 시작합니다.
현대적인 GaN-on-Si 에피타크시는 복잡한 다층 버퍼 구조에 의존하며, 일반적으로 AlN 핵화 층을 포함하고 그 다음으로 AlGaN 또는 초열 구조를 분류합니다.이 층 은 동시에 두 가지 목적 을 수행 합니다: 격자 불일치와 열 스트레스 관리.
알루미늄의 성분, 버퍼 두께, 초열기 주기율을 조심스럽게 조정함으로써냉각 과정에서 생성되는 튼력 스트레스를 부분적으로 견제하는 제어 압축 스트레스를 도입 할 수 있습니다.이 버퍼는 GaN와 실리콘 사이에 기계적 충격을 흡수하는 역할을 합니다.
그러나 버퍼 층은 타협을 도입합니다. 과도한 두께는 열 전도성을 감소시키고 대동성 시간을 증가시킵니다. 공격적인 스트레스 보상으로 균열 밀도를 증가시킬 수 있습니다.따라서 최적의 설계는 무력 스트레스 취소보다는 기계적 및 열 성능의 공동 최적화를 요구합니다..
실리콘 기판 선택은 종종 고정된 경계 조건으로 취급되지만 실제로 강력한 조정 매개 변수입니다.
더 두꺼운 실리콘 웨이퍼는 굽기 경직성을 높이고, 같은 부피압에 대한 최종 활을 감소시킵니다.장비 호환성 및 표준 처리 프로토콜과 두께 충돌을 증가따라서 많은 공장들은 좁은 두께의 창 안에서 작동하며, 스트레스 조절을 다시 부피 축으로 밀어냅니다.
크리스탈 지향도 중요합니다. 대부분의 GaN-on-Si 성장은 Si ((111) 를 사용합니다. 이것은 GaN과 육각형 대칭 호환성을 제공합니다. 그러나 약간의 잘못된 각도,스트레스 완화 경로와 균열 전파 행동에 영향을 줄 수 있습니다., 간접적으로 거시적인 warpage 영향을.
지름이 증가함에 따라 기판 공학은 격자 일치에 대한 것이 아니라 기계 시스템 설계에 관한 것입니다.
최종 웨이퍼 모양을 결정하는 데 열 역사는 중요한 역할을 합니다.
냉각 과정에서 급격한 온도 램프는 웨이퍼 두께를 가로질러 스트레스 경사도를 잠금하는 경향이 있으며, 활과 비일률적인 워크페이지를 증폭시킵니다.다단계 냉각 프로파일은 구부러진 슬라이드 및 인터페이스 크립을 통해 부분 스트레스 완화를 허용합니다., 잔류 곡선을 줄입니다.
마찬가지로, 피크 성장 온도를 낮추는 것은 물질 품질과 호환될 때 전체 열 이동을 감소시키고 따라서 절대적인 CTE 불일치 스트레인도 감소시킵니다.이것은 미세한 결정질에 영향을 줄 수 있지만, 그 타협은 큰 지름의 제조성에 유리할 수 있습니다.
실제로 웨이퍼 활 최적화는 순수 전자 성능 측정 이상의 최적 성장 조건을 재정립하는 것을 요구합니다.
활 제어에 대한 새로운 접근법은 웨이퍼를 가로질러 스트레스 대칭을 회복하는 데 초점을 맞추고 있습니다.
엔지니어링 다이 일렉트릭 코팅이나 스트레스 보상 층과 같은 뒷면 필름은 전면 GaN 스트레스를 대응하기 위해 부각 후 퇴적 될 수 있습니다. MEMS 제조에서 일반적이지만,이 개념은 여전히 GaN-on-Si 제조에서 비교적 탐구되지 않았습니다..
뒷면 희석 및 롤링 프로세스 또한 최종 warpage에 영향을 미칩니다. 비일률적 인 두께 제거는 부곡 경사도를 도입하여 부각 또는 부분적으로 수정 할 수 있습니다.프로세스 제어에 따라.
GaN-on-Si가 진정한 CMOS 라인 호환성으로 나아갈 때, 이러한 전체적인 웨이퍼 수준의 스트레스 균형 전략은 중요성을 얻을 가능성이 있습니다.
큰 지름의 GaN 에피택시에서 가장 중요한 개념적 변화 중 하나는 성장 후 결함보다는 제어 가능한 프로세스 매개 변수로 웨이퍼 활을 취급하는 것입니다.
고해상도 활과 warpage 지도, 버퍼 디자인, 온도 프로파일, 웨이퍼 역사와 상관, 폐쇄 루프 최적화를 가능하게 합니다.선의 목표가 프로세스 단계별로 점점 더 정의됩니다., 단지 최종 수용 기준으로만 사용되지 않습니다.
이 데이터에 기반한 접근법은 GaN 제조를 실리콘 스트레인 엔지니어링에서 오랫동안 사용된 철학과 일치시킵니다.그리고 단순히 최소화하기보다는.
큰 지름의 GaN-on-Si 에피택시에서 웨이퍼 활을 최소화하는 것은 더 이상 스트레스를 제거하는 것이 아닙니다. 근본적인 재료 불일치 때문에 불가능한 작업입니다. 대신,이것은 긴 척도를 통해 스트레스를 지능적으로 설계하는 것입니다., 원자 인터페이스에서 풀 웨이퍼 메커니즘까지.
산업이 200mm 이상으로 나아갈수록 성공은 점진적인 재료 개선에 덜 의존하고 기판, 버퍼, 열 공정,그리고 측정이 의미에서, 웨이퍼 활은 귀찮은 매개 변수가 아니라, 전체 부근 스택의 기계적 건강에 대한 진단 창입니다.
GaN-on-Si의 경우, 곡선을 조절하는 것은 결국 전자를 조절하는 것만큼이나 중요할 수 있습니다.
