Pembuatan lapisan penyangga berkelayakan 1200V membuka pintu ke tahap tertinggi voltan Aplikasi kuasa berasaskan GaN seperti kereta elektrik, sebelum ini hanya dengan berasaskan silikon karbida (SiC) yang boleh dilaksanakan teknologi.
Hasilnya muncul setelah berjaya memenuhi syarat reaktor AIXTRON's G5 + C automatik logam-organik pemendapan wap kimia (MOCVD) di imec, Belgium, untuk mengintegrasikan epi-stack bahan yang dioptimumkan.
Bahan-bahan pita lebar galium-nitrida (GaN) dan silikon-karbida (SiC) telah membuktikan nilainya sebagai semikonduktor generasi seterusnya untuk aplikasi yang memerlukan kuasa di mana silikon (Si) kekurangan. Teknologi berasaskan SiC adalah yang paling matang, tetapi juga lebih mahal.
Selama bertahun-tahun kemajuan yang luar biasa telah dicapai dengan teknologi berasaskan GaN yang dikembangkan pada wafer Si 200mm. Pada imec, transistor mobiliti tinggi-elektron mod peningkatan yang berkelayakan (HEMT) dan peranti kuasa dioda Schottky telah ditunjukkan untuk julat voltan operasi 100V, 200V dan 650V, membuka jalan untuk aplikasi pembuatan volume tinggi.
Walau bagaimanapun, mencapai voltan operasi lebih tinggi daripada 650V telah dicabar oleh kesukaran tumbuh lapisan penyangga GaN yang cukup tebal pada wafer 200mm. Oleh itu, setakat ini SiC tetap menjadi Semikonduktor pilihan untuk aplikasi 650-1200V - termasuk misalnya kereta elektrik dan tenaga boleh diperbaharui.
Buat pertama kalinya, imec dan AIXTRON telah menunjukkan pertumbuhan epitaxial lapisan penyangga GaN yang memenuhi syarat untuk aplikasi 1200V pada substrat QST 200mm (dalam ketebalan standard SEMI) pada 25 ° C dan 150 ° C, dengan kerosakan keras melebihi 1800V.
Denis Marcon, Pengurus Pembangunan Perniagaan Kanan di Imec menyatakan: “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. "
Kunci untuk mencapai voltan pemecahan yang tinggi adalah kejuruteraan berhati-hati timbunan bahan epitaksial yang digabungkan dengan penggunaan substrat QST 200mm, yang dilaksanakan dalam skop program IIAP Substrat QST yang mesra CMOS-fab dari Qromis mempunyai pengembangan termal yang hampir sama pengembangan haba lapisan epitaxial GaN / AlGaN, membuka jalan untuk lapisan penyangga yang lebih tebal - dan dengan itu operasi voltan lebih tinggi.
D