1200V nitelikli tampon katmanların üretilebilirliği en yüksek seviyelere kapı açar Voltaj Elektrikli arabalar gibi GaN tabanlı güç uygulamaları, önceden yalnızca silisyum karbür (SiC) tabanlı olarak uygulanabilir teknoloji.
Sonuç, AIXTRON'un G5+ C tam otomatik metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) reaktörünün, optimize edilmiş malzeme epi-yığınının entegrasyonu için Belçika'nın imec kentinde başarıyla onaylanmasının ardından geldi.
Geniş bant aralıklı malzemeler galyum nitrür (GaN) ve silikon karbür (SiC), silikonun (Si) yetersiz kaldığı güç gerektiren uygulamalar için yeni nesil yarı iletkenler olarak değerlerini kanıtladı. SiC tabanlı teknoloji en gelişmiş olanıdır ancak aynı zamanda daha pahalıdır.
Yıllar geçtikçe, örneğin 200 mm Si levhalar üzerinde büyütülen GaN tabanlı teknolojiyle muazzam ilerleme kaydedildi. imec'te, yüksek hacimli üretim uygulamalarının önünü açan, 100V, 200V ve 650V çalışma voltajı aralıkları için nitelikli iyileştirme modlu yüksek elektron hareketli transistörler (HEMT'ler) ve Schottky diyot güç cihazları gösterildi.
Bununla birlikte, 650V'den daha yüksek çalışma voltajlarına ulaşmak, 200 mm'lik plakalar üzerinde yeterince kalın GaN tampon katmanları büyütmenin zorluğu nedeniyle zorlanmıştır. Bu nedenle SiC şu ana kadar Yarıiletken örneğin elektrikli arabalar ve yenilenebilir enerji dahil olmak üzere 650-1200V uygulamalar için tercih edilir.
İmec ve AIXTRON ilk kez, 1200°C ve 200°C'de 25 mm QST (SEMI standart kalınlıkta) alt tabakalar üzerinde 150 V uygulamalar için nitelikli GaN tampon katmanlarının 1800 V'u aşan sert bir bozulmayla epitaksiyel büyümesini gösterdi.
Imec Kıdemli İş Geliştirme Müdürü Denis Marcon şunları söyledi: “GaN artık 20V'tan 1200V'a kadar geniş bir çalışma voltajı aralığı için tercih edilen teknoloji haline gelebilir. Yüksek verimli CMOS fabrikalarında daha büyük plakalar üzerinde işlenebilen GaN tabanlı güç teknolojisi, doğası gereği pahalı olan SiC tabanlı teknolojiye kıyasla önemli bir maliyet avantajı sunuyor."
Yüksek arıza voltajına ulaşmanın anahtarı, karmaşık epitaksiyel malzeme yığınının, IIAP programı kapsamında yürütülen 200 mm QST alt katmanlarının kullanımıyla birlikte dikkatli bir şekilde tasarlanmasıdır. Qromis'in CMOS fab dostu QST alt katmanları, buna çok yakın bir termal genleşmeye sahiptir. GaN/AlGaN epitaksiyel katmanlarının termal genleşmesi, daha kalın tampon katmanlarının ve dolayısıyla daha yüksek voltajda çalışmanın önünü açıyor.
D