Kemampuan produksi lapisan penyangga berkualifikasi 1200V membuka pintu ke level tertinggi tegangan Aplikasi tenaga listrik berbasis GaN seperti mobil listrik, yang sebelumnya hanya layak berbasis silikon karbida (SiC). teknologi.
Hasilnya muncul setelah kualifikasi sukses reaktor deposisi uap kimia organik logam-organik (MOCVD) AIXTRON G5 + C di imec, Belgia, untuk mengintegrasikan tumpukan epi material yang dioptimalkan.
Bahan dengan celah pita lebar gallium-nitride (GaN) dan silikon-karbida (SiC) telah membuktikan nilainya sebagai semikonduktor generasi berikutnya untuk aplikasi yang membutuhkan daya di mana silikon (Si) tidak cukup. Teknologi berbasis SiC adalah yang paling matang, tetapi juga lebih mahal.
Selama bertahun-tahun, kemajuan luar biasa telah dicapai dengan teknologi berbasis GaN yang dikembangkan, misalnya wafer Si 200mm. Saat ini, mode peningkatan yang memenuhi syarat transistor mobilitas-elektron-tinggi (HEMT) dan perangkat daya dioda Schottky telah didemonstrasikan untuk rentang tegangan operasi 100V, 200V dan 650V, membuka jalan untuk aplikasi manufaktur volume tinggi.
Namun, mencapai voltase operasi yang lebih tinggi dari 650V telah ditantang oleh kesulitan menumbuhkan lapisan penyangga GaN yang cukup tebal pada wafer 200mm. Oleh karena itu, SiC sejauh ini tetap menjadi Semikonduktor pilihan untuk aplikasi 650-1200V - termasuk misalnya mobil listrik dan energi terbarukan.
Untuk pertama kalinya, imec dan AIXTRON telah mendemonstrasikan pertumbuhan epitaxial dari lapisan buffer GaN yang memenuhi syarat untuk aplikasi 1200V pada substrat 200mm QST (dalam ketebalan standar SEMI) pada suhu 25 ° C dan 150 ° C, dengan kerusakan keras melebihi 1800V.
Denis Marcon, Manajer Pengembangan Bisnis Senior di Imec menyatakan: “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 keunggulan biaya yang signifikan dibandingkan dengan teknologi berbasis SiC yang pada dasarnya mahal. ”
Kunci untuk mencapai tegangan breakdown tinggi adalah rekayasa cermat tumpukan material epitaxial kompleks yang dikombinasikan dengan penggunaan substrat QST 200 mm, yang dilaksanakan dalam cakupan program IIAP Substrat QST ramah lingkungan CMOS dari Qromis memiliki ekspansi termal yang sangat cocok ekspansi termal dari lapisan epitaxial GaN / AlGaN, membuka jalan bagi lapisan penyangga yang lebih tebal - dan karenanya operasi tegangan yang lebih tinggi.
D