يمكن أن تمهد نتيجة الاختراق الطريق لدخول GaN في SiC المرتفع الجهد االكهربى نطاق
أظهر Imec ، مركز البحث والابتكار ، و AIXTRON ، المزود لمعدات الترسيب ، نموًا فوقيًا للطبقات العازلة من نيتريد الغاليوم (GaN) المؤهلة لتطبيقات 1200 فولت على ركائز QST 200 مم ، مع انهيار صلب يتجاوز 1800 فولت.
إن الأخبار التي تفيد بأنه من الممكن الآن تصنيع طبقات عازلة مؤهلة لجهد 1200 فولت تفتح الأبواب أمام تطبيقات الطاقة المعتمدة على GaN ذات الجهد العالي مثل السيارات الكهربائية، والتي كانت ممكنة في السابق فقط باستخدام كربيد السيليكون (SiC) التكنلوجيا. وتأتي هذه النتيجة بعد التأهيل الناجح لمفاعل ترسيب البخار الكيميائي المعدني العضوي (MOCVD) الآلي بالكامل من AIXTRON G5+ C في منشأة IMEC في لوفين، بلجيكا، لدمج مجموعة المواد المحسنة.
وتعليقًا على دينيس ماركون ، قال مدير تطوير الأعمال الأول في imec: "يمكن أن تصبح GaN الآن التكنولوجيا المفضلة لمجموعة كاملة من الفولتية التشغيلية من 20 فولت إلى 1200 فولت. نظرًا لكونها قابلة للمعالجة على رقاقات أكبر في فابس CMOS عالية الإنتاجية ، فإن تقنية الطاقة القائمة على GaN تقدم ميزة تكلفة كبيرة مقارنة بالتقنية القائمة على SiC باهظة الثمن جوهريًا. "
على مر السنين تم إحراز تقدم هائل مع التكنولوجيا القائمة على GaNy ، ولكن كان تحقيق جهد تشغيل أعلى من 650 فولت أمرًا صعبًا نظرًا لصعوبة نمو طبقات عازلة سميكة بما يكفي من GaN على رقائق 200 مم. نتيجة لذلك ، ظلت SiC هي أشباه الموصلات من الخيارات لتطبيقات 650-1200V - بما في ذلك على سبيل المثال السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة.
كان المفتاح لتحقيق جهد الانهيار العالي هو الهندسة الدقيقة لمكدس المواد الفوقي المركب جنبًا إلى جنب مع استخدام ركائز QST 200 مم. تتميز ركائز QST الصديقة لـ CMOS-fab من Qromis بتمدد حراري يتطابق بشكل وثيق مع التمدد الحراري لطبقات GaN / AlGaN فوق المحورية ، مما ساعد على تمهيد الطريق لطبقات عازلة أكثر سمكًا - وبالتالي تشغيل جهد أعلى.
قال الدكتور فيليكس جراورت ، الرئيس التنفيذي ورئيس شركة AIXTRON: "إن التطوير الناجح لتكنولوجيا imec 1200V GaN-on-QST epi في مفاعل AIXTRON MOCVD هو الخطوة التالية في تعاوننا مع imec. في وقت سابق ، بعد تثبيت AIXTRON G5 + C في مرافق imec ، تم تأهيل تقنية مواد GaN-on-Si المملوكة لشركة imec على منصة التصنيع عالية الحجم G200 + C ، والتي تستهدف على سبيل المثال تبديل الطاقة عالي الجهد وتطبيقات التردد اللاسلكي وتمكين عملائنا لتحقيق زيادة سريعة في الإنتاج من خلال وصفات epi المتوفرة والتي تم التحقق من صحتها مسبقًا. من خلال هذا الإنجاز الجديد ، سنكون قادرين بشكل مشترك على الاستفادة من الأسواق الجديدة ".
في الوقت الحالي ، تتم معالجة أجهزة الوضع الإلكتروني الجانبي لإثبات أداء الجهاز عند 1200 فولت ، والجهود جارية لتوسيع التكنولوجيا نحو تطبيقات الجهد العالي.
بجانب ذلك ، تستكشف imec أيضًا أجهزة GaN العمودية مقاس 8 بوصات من طراز GaN-on-QST لتوسيع نطاق الجهد والتيار للتقنية القائمة على GaN.
أعلاه: تيار تسرب المخزن المؤقت الرأسي إلى الأمام يقاس على 1200 فولت GaN-on-QST® عند درجتي حرارة مختلفتين: (يسار) 25 درجة مئوية و (يمين) 150 درجة مئوية. يُظهر المخزن المؤقت 1200 فولت من Imec تيار تسرب عمودي أقل من 1 belowA / مم 2 عند 25 درجة مئوية وأقل من 10 أوم / مم 2 عند 150 درجة مئوية حتى 1200 فولت مع انهيار يزيد عن 1800 فولت عند 25 درجة مئوية و 150 درجة مئوية ، مما يجعلها مناسبة معالجة أجهزة 1200 فولت.