Прорывный результат может проложить путь для GaN для выхода на уровень SiC. напряжение домен

Imec, центр исследований и инноваций, и AIXTRON, поставщик оборудования для осаждения, продемонстрировали эпитаксиальный рост буферных слоев из нитрида галлия (GaN), пригодных для приложений 1200 В на подложках QST 200 мм с жестким пробоем, превышающим 1800 В.

Новость о том, что теперь можно производить буферные слои, рассчитанные на напряжение 1200 В, открывает двери для применения в силовых приложениях на основе GaN с более высоким напряжением, таких как электромобили, что ранее было возможно только с использованием карбида кремния (SiC). technology. Результат появился после успешной квалификации полностью автоматизированного реактора металлоорганического химического осаждения из паровой фазы (MOCVD) AIXTRON G5+ C на предприятии imec в Левене, Бельгия, для интеграции оптимизированного эпи-стека материалов.

Комментируя Денис Маркон, старший менеджер по развитию бизнеса в imec, сказал: «GaN теперь может стать технологией выбора для всего диапазона рабочих напряжений от 20 В до 1200 В. Технологию питания на основе GaN, которую можно обрабатывать на больших пластинах в высокопроизводительных КМОП-фабриках, дает значительное преимущество по стоимости по сравнению с изначально дорогой технологией на основе SiC ».

За прошедшие годы с технологией на основе GaN был достигнут огромный прогресс.y, но достижение рабочих напряжений выше 650 В было затруднено из-за сложности выращивания достаточно толстых буферных слоев GaN на 200-миллиметровых пластинах. Как следствие, SiC остался Полупроводниковое выбор для приложений 650–1200 В, включая, например, электромобили и возобновляемые источники энергии.

Ключом к достижению высокого пробивного напряжения стала тщательная разработка набора сложных эпитаксиальных материалов в сочетании с использованием 200-миллиметровых подложек QST. Совместимые с CMOS подложки QST от Qromis имеют тепловое расширение, которое близко соответствует тепловому расширению эпитаксиальных слоев GaN / AlGaN, что помогло проложить путь для более толстых буферных слоев - и, следовательно, для работы с более высоким напряжением.

Д-р Феликс Граверт, генеральный директор и президент AIXTRON, сказал: «Успешное внедрение эпи-технологии imec 1200 В GaN-on-QST в реактор MOCVD AIXTRON является следующим шагом в нашем сотрудничестве с imec. Ранее, после установки AIXTRON G5 + C на предприятиях imec, запатентованная imec технология материалов 200 мм GaN-на-Si была аттестована на нашей платформе массового производства G5 + C, ориентированной, например, на высоковольтное переключение мощности и радиочастотные приложения и позволяющая нашим клиентам для достижения быстрого наращивания производства за счет предварительно проверенных доступных рецептов epi. Благодаря этому новому достижению мы сможем совместно выйти на новые рынки ».

В настоящее время устройства с боковым электронным режимом обрабатываются, чтобы доказать производительность устройства при напряжении 1200 В, и продолжаются усилия по расширению технологии для приложений с еще более высоким напряжением.

Помимо этого, imec также изучает 8-дюймовые вертикальные GaN-устройства на основе GaN-on-QST для дальнейшего расширения диапазона напряжений и токов технологии на основе GaN.

Вверху: ток утечки вертикального прямого буфера, измеренный на 1200 В GaN-on-QST® при двух разных температурах: (слева) 25 ° C и (справа) 150 ° C. Буфер Imec на 1200 В показывает вертикальный ток утечки ниже 1 мкА / мм2 при 25 ° C и ниже 10 мкА / мм2 при 150 ° C до 1200 В с пробоем более 1800 В как при 25 ° C, так и при 150 ° C, что делает его пригодным для обработка устройств 1200В.