Die Struktur und der Herstellungsprozess von Galliumnitrid (GaN)-Geräten

6. Abschlusstest (FT)

Der Endtest, auch FT genannt, ist der letzte Testschritt vor dem Versand der Geräte. Normalerweise wird es sowohl bei Raumtemperatur als auch bei hohen Temperaturen durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Geräte den Spezifikationen entsprechen. Zu den wichtigsten während der FT getesteten Parametern gehören unter anderem Idss, Vth, Rdson und BV (Durchbruchspannung).

Während der FT werden die Geräte strengen Tests unterzogen, um ihre elektrische Leistung und Funktionalität zu überprüfen. Die Tests werden unter verschiedenen Betriebsbedingungen durchgeführt, um reale Szenarien zu simulieren und sicherzustellen, dass die Geräte zuverlässig und konsistent funktionieren.

FT umfasst in der Regel eine Reihe von Tests, darunter elektrische und funktionale Tests, Zuverlässigkeitstests, Umwelttests und Stresstests. Das Ziel von FT besteht darin, etwaige Mängel, Fehler oder Abweichungen von der erwarteten Leistung zu erkennen und sicherzustellen, dass die Geräte den Qualitätsstandards und Kundenanforderungen entsprechen.

Zusammenfassend ist FT ein entscheidender Qualitätskontrollschritt im Herstellungsprozess, der sicherstellt, dass die Geräte voll funktionsfähig, zuverlässig und für den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen bereit sind.

Gerätematerialvergleich

(一)Vergleich der Eigenschaften von Halbleitermaterialien

Halbleiter mit einer Bandlückenbreite von mehr als 2.2 eV werden als Wide-Bandgap-Halbleiter (Halbleiter der dritten Generation) bezeichnet.

Vergleich der Eigenschaften von Halbleitermaterialien

Bandlückenbreite: Silizium hat eine Bandlückenbreite von 1.1 eV, was fast dreimal kleiner ist als die von Galliumnitrid und Siliziumkarbid. Daher können Galliumnitrid und Siliziumkarbid problemlos Schaltkreise unterstützen, die bei höheren Spannungen arbeiten, während sie Schaltkreise mit niedrigeren Spannungen wie Silizium nicht unterstützen können.

Elektrisches Durchschlagsfeld: Das elektrische Durchschlagsfeld von Galliumnitrid und Siliziumkarbid ist mehr als zehnmal höher als das von Silizium. Dieses hohe Durchbruchfeld ermöglicht es Galliumnitrid und Siliziumkarbid, höhere Spannungen problemlos zu bewältigen.

Elektronenmobilität: Die Elektronenmobilität von Galliumnitrid ist dreimal höher als die von Siliziumkarbid, wodurch Galliumnitrid-HEMTs besser für Hochfrequenzanwendungen geeignet sind.

Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit von Galliumnitrid beträgt 1.3 W/cmK (Watt pro Zentimeter Kelvin) und ist damit niedriger als die von Silizium. Siliziumkarbid weist jedoch die höchste Wärmeleitfähigkeit auf und überträgt die Wärmebelastung im Vergleich zu Galliumnitrid und Silizium dreimal besser. Diese überlegene thermische Leistung verschafft Siliziumkarbid einen erheblichen Vorteil bei Hochleistungs- und Hochtemperaturanwendungen.

(二)Vergleich von Substratmaterialien für Ga HEMT

Vergleich der GaN-HEMT-Parameter für verschiedene Substratmaterialien

Da es sich bei GaN-HEMT-Strukturen um epitaktische Strukturen handelt, können unterschiedliche Substratmaterialien verwendet werden.

Anhang: Einführung in Gerätestrukturen

Um ein besseres Verständnis der im Text erwähnten Gerätestrukturen zu erleichtern, wird eine kurze Beschreibung der Abkürzungen für verschiedene Arten von Gerätestrukturen gegeben.

MOSFET: Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, abgekürzt MOSFET, ist ein spannungsgesteuertes Bauelement. Es gibt zwei Arten von MOSFETs, „p-Kanal“ und „n-Kanal“, und jeder Typ kann sich entweder im Anreicherungs- oder im Verarmungsmodus befinden, was zu vier verschiedenen MOSFET-Typen führt.

BJT (Bipolar Junction Transistor): Ein Bipolartransistor, allgemein als Transistor bekannt, ist ein stromgesteuertes Bauelement. Es gibt zwei Arten von BJTs, PNP und NPN, die häufig als Verstärker, Oszillatoren oder Schalter usw. eingesetzt werden.

HEMT (High Electron Mobility Transistors): Transistoren mit hoher Elektronenmobilität.

pHEMT: Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor, wobei „p“ für pseudomorph steht.

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor): Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode, der aus MOS und PN als zwei Grundeinheiten besteht.

HBT (Heterojunction Bipolar Transistor): Bipolartransistor mit Heteroübergang.

Triacs: Triode für Wechselströme, ein bidirektional gesteuertes Siliziumgerät.

Thyristor: Halbleitergesteuerter Gleichrichter.

LDMOS (Lateral Diffused MOS): Metalloxid-Halbleiter mit lateraler Diffusion, ein Hochfrequenz-Hochleistungsgerät. Ursprünglich war LDMOS hauptsächlich auf HF-Leistungsverstärker für Mobilfunkbasisstationen ausgerichtet.

CMOS (Complementary MOSFET): Komplementärer Metalloxid-Halbleiter, bestehend aus NMOS und PMOS, ist die Grundeinheit integrierter Schaltkreise.