Hasil terobosan dapat membuka jalan bagi GaN untuk memasuki tahap tinggi SiC voltan domain
Imec, pusat penyelidikan dan inovasi, dan AIXTRON, penyedia peralatan pemendapan, telah menunjukkan pertumbuhan epitaxial lapisan penyangga gallium-nitrida (GaN) yang memenuhi syarat untuk aplikasi 1200V pada substrat QST 200mm, dengan pemecahan keras melebihi 1800V.
Berita bahawa kini mungkin untuk mengeluarkan lapisan penimbal layak 1200V membuka pintu kepada aplikasi kuasa berasaskan GaN voltan tinggi seperti kereta elektrik, yang sebelum ini hanya boleh dilaksanakan menggunakan berasaskan silikon karbida (SiC). teknologi. Hasilnya adalah selepas kejayaan kelayakan reaktor pemendapan wap kimia logam-organik (MOCVD) AIXTRON G5+ C automatik sepenuhnya di kemudahan imec di Leuven, Belgium, untuk menyepadukan tindanan epi bahan yang dioptimumkan.
Mengulas Denis Marcon, Pengurus Pembangunan Perniagaan Kanan di imec mengatakan, “GaN kini dapat menjadi teknologi pilihan untuk seluruh rangkaian voltan operasi dari 20V hingga 1200V. Diproses pada wafer yang lebih besar pada fabs CMOS throughput tinggi, teknologi kuasa berdasarkan GaN menawarkan kelebihan kos yang signifikan berbanding dengan teknologi berasaskan SiC yang semestinya mahal. "
Selama bertahun-tahun kemajuan yang luar biasa telah dicapai dengan teknologi berasaskan GaNy, tetapi mencapai voltan operasi lebih tinggi daripada 650V adalah sukar kerana kesukaran untuk menumbuhkan lapisan penyangga GaN yang cukup tebal pada wafer 200mm. Akibatnya, SiC tetap menjadi Semikonduktor pilihan untuk aplikasi 650-1200V - termasuk misalnya kereta elektrik dan tenaga boleh diperbaharui.
Kunci untuk mencapai voltan pemecahan yang tinggi adalah kejuruteraan berhati-hati timbunan bahan epitaxial yang digabungkan dengan penggunaan substrat QST 200mm. Substrat QST yang mesra CMOS-fab dari Qromis mempunyai pengembangan terma yang hampir sama dengan pengembangan terma lapisan epitaxial GaN / AlGaN, yang membantu membuka jalan untuk lapisan penyangga yang lebih tebal - dan oleh itu operasi voltan yang lebih tinggi.
Dr. Felix Grawert, Ketua Pegawai Eksekutif dan Presiden AIXTRON mengatakan, "Kejayaan pengembangan epi-teknologi 1200V GaN-on-QST imec menjadi reaktor MOCVD AIXTRON adalah langkah seterusnya dalam kerjasama kami dengan imec. Sebelumnya, setelah memasang AIXTRON G5 + C di kemudahan imec, teknologi bahan GaN-on-Si 200mm milik imec memenuhi syarat pada platform pembuatan volume tinggi G5 + C kami, yang mensasarkan contohnya pertukaran kuasa voltan tinggi dan aplikasi RF dan membolehkan pelanggan kami untuk mencapai peningkatan pengeluaran yang cepat dengan pra-disahkan resipi epi yang ada. Dengan pencapaian baru ini, kami dapat bersama-sama memanfaatkan pasaran baru. "
Pada masa ini, peranti e-mod lateral sedang diproses untuk membuktikan prestasi perangkat pada 1200V, dan usaha sedang dilakukan untuk memperluas teknologi ke arah aplikasi voltan yang lebih tinggi.
Di samping itu, imec juga meneroka peranti GaN menegak GaN-on-QST 8-inci untuk terus memperluaskan rangkaian voltan dan arus teknologi berasaskan GaN.
Di atas: Arus kebocoran penyangga hadapan menegak diukur pada 1200V GaN-on-QST® pada dua suhu berbeza: (kiri) 25 ° C dan (kanan) 150 ° C. Penyangga 1200V Imec menunjukkan arus kebocoran menegak di bawah 1µA / mm2 pada 25 ° C dan di bawah 10µA / mm2 pada 150 ° C hingga 1200V dengan kerosakan melebihi 1800V baik pada 25 ° C dan 150 ° C, yang menjadikannya sesuai untuk pemprosesan peranti 1200V.