Hasil terobosan bisa membuka jalan bagi GaN untuk masuk ke dalam SiC tinggi tegangan domain
Imec, pusat penelitian dan inovasi, dan AIXTRON, penyedia peralatan deposisi, telah mendemonstrasikan pertumbuhan epitaxial dari lapisan penyangga gallium-nitride (GaN) yang memenuhi syarat untuk aplikasi 1200V pada substrat QST 200mm, dengan kerusakan keras melebihi 1800V.
Berita bahwa sekarang dimungkinkan untuk memproduksi lapisan penyangga berkualifikasi 1200V membuka pintu bagi aplikasi daya berbasis GaN bertegangan lebih tinggi seperti mobil listrik, yang sebelumnya hanya dapat dilakukan menggunakan berbasis silikon-karbida (SiC). teknologi. Hasil ini diperoleh setelah keberhasilan reaktor deposisi uap kimia logam-organik (MOCVD) G5+ C milik AIXTRON yang sepenuhnya otomatis di fasilitas imec di Leuven, Belgia, untuk mengintegrasikan epi-stack material yang dioptimalkan.
Mengomentari Denis Marcon, Manajer Pengembangan Bisnis Senior di imec berkata, “GaN sekarang dapat menjadi teknologi pilihan untuk seluruh rentang tegangan operasi dari 20V hingga 1200V. Dapat diproses pada wafer yang lebih besar dalam fab CMOS keluaran tinggi, teknologi daya berdasarkan GaN menawarkan keuntungan biaya yang signifikan dibandingkan dengan teknologi berbasis SiC yang pada dasarnya mahal. ”
Selama bertahun-tahun, kemajuan luar biasa telah dicapai dengan teknologi berbasis GaNy, tetapi sulit mencapai voltase operasi lebih tinggi dari 650V karena sulitnya menumbuhkan lapisan penyangga GaN yang cukup tebal pada wafer 200mm. Akibatnya, SiC tetap menjadi Semikonduktor pilihan untuk aplikasi 650-1200V - termasuk misalnya mobil listrik dan energi terbarukan.
Kunci untuk mencapai tegangan breakdown tinggi adalah rekayasa cermat tumpukan material epitaxial kompleks yang dikombinasikan dengan penggunaan substrat QST 200mm. Substrat QST ramah lingkungan CMOS dari Qromis memiliki ekspansi termal yang sangat sesuai dengan ekspansi termal lapisan epitaxial GaN / AlGaN, yang membantu membuka jalan bagi lapisan penyangga yang lebih tebal - dan karenanya operasi tegangan yang lebih tinggi.
Dr. Felix Grawert, CEO dan Presiden AIXTRON berkata, “Keberhasilan pengembangan teknologi epi 1200V GaN-on-QST imec ke dalam reaktor MOCVD AIXTRON adalah langkah berikutnya dalam kolaborasi kami dengan imec. Sebelumnya, setelah menginstal AIXTRON G5 + C di fasilitas imec, teknologi material GaN-on-Si 200mm milik imec memenuhi syarat pada platform manufaktur volume tinggi G5 + C kami, yang menargetkan misalnya peralihan daya tegangan tinggi dan aplikasi RF serta memungkinkan pelanggan kami untuk mencapai peningkatan produksi yang cepat dengan resep epi yang tersedia yang telah divalidasi sebelumnya. Dengan pencapaian baru ini, kami akan dapat bersama-sama memasuki pasar baru. "
Saat ini, perangkat e-mode lateral sedang diproses untuk membuktikan kinerja perangkat pada 1200V, dan upaya sedang dilakukan untuk memperluas teknologi ke aplikasi tegangan yang lebih tinggi.
Selain itu, imec juga menjajaki perangkat GaN vertikal GaN-on-QST 8 inci untuk lebih memperluas jangkauan voltase dan arus teknologi berbasis GaN.
Atas: Arus kebocoran buffer maju vertikal diukur pada 1200V GaN-on-QST® pada dua temperatur berbeda: (kiri) 25 ° C dan (kanan) 150 ° C. Penyangga 1200V Imec menunjukkan arus bocor vertikal di bawah 1µA / mm2 pada 25 ° C dan di bawah 10µA / mm2 pada 150 ° C hingga 1200V dengan kerusakan lebih dari 1800V pada 25 ° C dan 150 ° C, yang membuatnya cocok untuk pemrosesan perangkat 1200V.