La capacidad de fabricación de capas de amortiguación calificadas a 1200V abre las puertas a los más altos voltaje Aplicaciones de energía basadas en GaN, como automóviles eléctricos, que anteriormente solo eran factibles basadas en carburo de silicio (SiC). la tecnología.
El resultado se produce después de la exitosa calificación del reactor de deposición química de vapor orgánico metálico (MOCVD) totalmente automatizado G5 + C de AIXTRON en imec, Bélgica, para integrar el material optimizado epi-stack.
Los materiales con banda prohibida amplia, el nitruro de galio (GaN) y el carburo de silicio (SiC) han demostrado su valor como semiconductores de próxima generación para aplicaciones que exigen energía en las que el silicio (Si) se queda corto. La tecnología basada en SiC es la más madura, pero también es más cara.
A lo largo de los años, se ha logrado un gran progreso con la tecnología basada en GaN desarrollada, por ejemplo, en obleas de Si de 200 mm. En imec, se demostraron transistores de alta movilidad de electrones (HEMT) en modo de mejora calificada y dispositivos de potencia de diodo Schottky para rangos de voltaje de funcionamiento de 100 V, 200 V y 650 V, allanando el camino para aplicaciones de fabricación de gran volumen.
Sin embargo, lograr voltajes operativos superiores a 650 V ha sido desafiado por la dificultad de hacer crecer capas de amortiguación de GaN lo suficientemente gruesas en obleas de 200 mm. Por lo tanto, el SiC sigue siendo hasta ahora el Semiconductores de elección para aplicaciones de 650-1200 V, incluidos, por ejemplo, automóviles eléctricos y energía renovable.
Por primera vez, imec y AIXTRON han demostrado un crecimiento epitaxial de capas tampón de GaN calificadas para aplicaciones de 1200 V en sustratos QST de 200 mm (en espesor estándar SEMI) a 25 ° C y 150 ° C, con una ruptura dura superior a 1800 V.
Denis Marcon, Gerente Senior de Desarrollo Comercial de Imec declaró: “GaN ahora puede convertirse en la tecnología preferida para una amplia gama de voltajes operativos de 20 V a 1200 V. Al ser procesable en obleas más grandes en fábricas CMOS de alto rendimiento, la tecnología de energía basada en GaN ofrece una ventaja de costo significativa en comparación con la tecnología intrínsecamente costosa basada en SiC ".
La clave para lograr el alto voltaje de ruptura es la cuidadosa ingeniería de la compleja pila de material epitaxial en combinación con el uso de sustratos QST de 200 mm, ejecutados dentro del alcance del programa IIAP Los sustratos QST compatibles con CMOS-fab de Qromis tienen una expansión térmica que se asemeja mucho la expansión térmica de las capas epitaxiales de GaN / AlGaN, allanando el camino para capas de amortiguación más gruesas y, por lo tanto, una operación de mayor voltaje.
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