Kết quả đột phá có thể mở đường cho GaN tiến vào mức cao SiC Vôn miền

Imec, trung tâm nghiên cứu và đổi mới, và AIXTRON, nhà cung cấp thiết bị lắng đọng, đã chứng minh sự tăng trưởng biểu mô của lớp đệm gallium-nitride (GaN) đủ tiêu chuẩn cho các ứng dụng 1200V trên đế QST 200mm, với sự cố cứng vượt quá 1800V.

Tin tức về việc hiện nay có thể sản xuất các lớp đệm đủ tiêu chuẩn 1200V đã mở ra cánh cửa cho các ứng dụng năng lượng dựa trên GaN có điện áp cao hơn như ô tô điện, trước đây chỉ khả thi khi sử dụng nền tảng silicon-carbide (SiC). công nghệ. Kết quả này đạt được sau khi lò phản ứng lắng đọng hơi hóa học hữu cơ-kim loại (MOCVD) hoàn toàn tự động G5+C của AIXTRON tại cơ sở của imec ở Leuven, Bỉ, được đánh giá thành công để tích hợp ngăn xếp vật liệu được tối ưu hóa.

Nhận xét Denis Marcon, Giám đốc Phát triển Kinh doanh Cấp cao tại imec cho biết, “GaN hiện có thể trở thành công nghệ được lựa chọn cho toàn bộ dải điện áp hoạt động từ 20V đến 1200V. Có thể xử lý trên các tấm wafer lớn hơn trong fabs CMOS thông lượng cao, công nghệ nguồn dựa trên GaN mang lại lợi thế chi phí đáng kể so với công nghệ dựa trên SiC về bản chất đắt tiền. ”

Trong những năm qua, tiến bộ vượt bậc đã đạt được với công nghệ dựa trên GaNy, nhưng khó đạt được điện áp hoạt động cao hơn 650V do khó phát triển các lớp đệm GaN đủ dày trên các tấm wafer 200mm. Do đó, SiC vẫn là Semiconductor lựa chọn cho các ứng dụng 650-1200V - bao gồm ví dụ như ô tô điện và năng lượng tái tạo.

Chìa khóa để đạt được điện áp đánh thủng cao là kỹ thuật cẩn thận của chồng vật liệu biểu mô phức tạp kết hợp với việc sử dụng chất nền QST 200mm. Các chất nền QST thân thiện với CMOS-fab từ Qromis có độ giãn nở nhiệt gần giống với độ giãn nở nhiệt của các lớp biểu mô GaN / AlGaN, điều này đã giúp mở đường cho các lớp đệm dày hơn - và do đó hoạt động điện áp cao hơn.

Tiến sĩ Felix Grawert, Giám đốc điều hành kiêm Chủ tịch của AIXTRON cho biết, “Việc phát triển thành công công nghệ epi 1200V GaN-on-QST của imec vào lò phản ứng MOCVD của AIXTRON là bước tiếp theo trong sự hợp tác của chúng tôi với imec. Trước đó, sau khi lắp đặt AIXTRON G5 + C tại các cơ sở của imec, công nghệ vật liệu 200mm GaN-on-Si độc quyền của imec đã được chứng nhận trên nền tảng sản xuất khối lượng lớn G5 + C của chúng tôi, nhắm mục tiêu đến các ứng dụng RF và chuyển mạch điện cao áp, cho phép khách hàng của chúng tôi để đạt được tốc độ tăng sản xuất nhanh chóng bằng các công thức epi có sẵn đã được xác thực trước. Với thành tựu mới này, chúng tôi sẽ có thể cùng nhau thâm nhập vào các thị trường mới ”.

Hiện tại, các thiết bị chế độ điện tử bên đang được xử lý để chứng minh hiệu suất của thiết bị ở 1200V và đang nỗ lực mở rộng công nghệ hướng tới các ứng dụng điện áp cao hơn nữa.

Bên cạnh đó, imec cũng đang khám phá các thiết bị GaN dọc GaN-on-QST 8 inch để mở rộng hơn nữa phạm vi điện áp và dòng điện của công nghệ dựa trên GaN.

Ảnh trên: Dòng rò bộ đệm thuận theo chiều dọc được đo trên 1200V GaN-on-QST® ở hai nhiệt độ khác nhau: (trái) 25 ° C và (phải) 150 ° C. Bộ đệm 1200V của Imec cho thấy dòng điện rò rỉ dọc dưới 1µA / mm2 ở 25 ° C và dưới 10µA / mm2 ở 150 ° C lên đến 1200V với sự cố vượt quá 1800V cả ở 25 ° C và 150 ° C, điều này làm cho nó phù hợp với xử lý các thiết bị 1200V.