Il risultato rivoluzionario potrebbe aprire la strada al GaN per entrare nel livello del SiC voltaggio dominio

Imec, il centro di ricerca e innovazione, e AIXTRON, un fornitore di apparecchiature di deposizione, hanno dimostrato la crescita epitassiale di strati tampone di nitruro di gallio (GaN) qualificati per applicazioni a 1200 V su substrati QST da 200 mm, con una rottura dura superiore a 1800 V.

La notizia che ora è possibile produrre strati buffer qualificati per 1200 V apre le porte ad applicazioni di energia basate su GaN a tensione più elevata come le auto elettriche, in precedenza realizzabili solo utilizzando materiali a base di carburo di silicio (SiC) la tecnologia. Il risultato arriva dopo la qualificazione del reattore G5+ C completamente automatizzato per la deposizione di vapori chimici metallo-organici (MOCVD) di AIXTRON presso lo stabilimento imec di Lovanio, in Belgio, per l'integrazione dell'epi-stack di materiale ottimizzato.

Commentando Denis Marcon, Senior Business Development Manager di imec, ha affermato: “Il GaN può ora diventare la tecnologia preferita per un'intera gamma di tensioni operative da 20V a 1200V. Essendo processabile su wafer più grandi in fab CMOS ad alto rendimento, la tecnologia di alimentazione basata su GaN offre un notevole vantaggio in termini di costi rispetto alla costosa tecnologia basata su SiC ".

Nel corso degli anni sono stati compiuti enormi progressi con la tecnologia basata su GaNSì, ma raggiungere tensioni di esercizio superiori a 650 V è stato difficile a causa della difficoltà di far crescere strati tampone di GaN sufficientemente spessi su wafer da 200 mm. Di conseguenza, il SiC è rimasto il Semiconduttore di scelta per applicazioni 650-1200V, comprese ad esempio auto elettriche ed energia rinnovabile.

La chiave per ottenere l'elevata tensione di rottura è stata l'attenta progettazione della complessa pila di materiale epitassiale in combinazione con l'uso di substrati QST da 200 mm. I substrati QST compatibili con CMOS di Qromis hanno un'espansione termica che corrisponde strettamente all'espansione termica degli strati epitassiali GaN / AlGaN, che ha contribuito a spianare la strada a strati tampone più spessi e quindi a un funzionamento a tensione più elevata.

Il Dr. Felix Grawert, CEO e Presidente di AIXTRON ha dichiarato: “Il successo dello sviluppo della tecnologia epi GaN-on-QST da 1200 V di imec nel reattore MOCVD di AIXTRON è un passo successivo nella nostra collaborazione con imec. In precedenza, dopo aver installato AIXTRON G5 + C presso le strutture di imec, la tecnologia dei materiali brevettata GaN-on-Si da 200 mm di imec è stata qualificata sulla nostra piattaforma di produzione ad alto volume G5 + C, mirando ad esempio alla commutazione di potenza ad alta tensione e alle applicazioni RF e consentendo ai nostri clienti per ottenere un rapido incremento della produzione mediante epi-ricette disponibili pre-convalidate. Con questo nuovo risultato, saremo in grado di attingere congiuntamente a nuovi mercati ".

Attualmente, i dispositivi e-mode laterali sono in fase di elaborazione per dimostrare le prestazioni del dispositivo a 1200 V e sono in corso sforzi per estendere la tecnologia verso applicazioni a tensione ancora più elevata.

Oltre a questo, imec sta anche esplorando dispositivi GaN verticali GaN su QST da 8 pollici per estendere ulteriormente la gamma di tensione e corrente della tecnologia basata su GaN.

Sopra: corrente di dispersione del buffer in avanti verticale misurata su 1200V GaN-on-QST® a due diverse temperature: (sinistra) 25 ° C e (destra) 150 ° C. Il buffer da 1200 V di Imec mostra una corrente di dispersione verticale inferiore a 1µA / mm2 a 25 ° C e inferiore a 10µA / mm2 a 150 ° C fino a 1200 V con una rottura superiore a 1800 V sia a 25 ° C che a 150 ° C, il che lo rende adatto per elaborazione di dispositivi 1200V.