Khả năng sản xuất của các lớp đệm đủ tiêu chuẩn 1200V mở ra cánh cửa cao nhất Vôn Các ứng dụng năng lượng dựa trên GaN như ô tô điện, trước đây chỉ có dựa trên silicon-carbide (SiC) khả thi công nghệ.
Kết quả đạt được sau khi chứng nhận thành công lò phản ứng lắng đọng hơi hóa chất hữu cơ kim loại tự động G5 + C (MOCVD) hoàn toàn tự động của AIXTRON tại imec, Bỉ, để tích hợp epi-stack vật liệu tối ưu.
Vật liệu dải rộng gali-nitride (GaN) và silicon-cacbua (SiC) đã chứng tỏ giá trị của chúng như là chất bán dẫn thế hệ tiếp theo cho các ứng dụng đòi hỏi năng lượng trong đó silicon (Si) thiếu hụt. Công nghệ dựa trên SiC là công nghệ hoàn thiện nhất, nhưng nó cũng đắt hơn.
Trong những năm qua, tiến bộ vượt bậc đã được thực hiện với công nghệ dựa trên GaN được phát triển trên tấm wafer Si 200mm, ví dụ. Tại imec, các bóng bán dẫn di động điện tử cao (HEMT) và thiết bị nguồn diode Schottky đủ tiêu chuẩn đã được chứng minh cho các dải điện áp hoạt động 100V, 200V và 650V, mở đường cho các ứng dụng sản xuất khối lượng lớn.
Tuy nhiên, việc đạt được điện áp hoạt động cao hơn 650V đã bị thách thức bởi khó khăn trong việc phát triển các lớp đệm GaN đủ dày trên các tấm wafer 200mm. Do đó, SiC cho đến nay vẫn là Semiconductor lựa chọn cho các ứng dụng 650-1200V - bao gồm ví dụ như ô tô điện và năng lượng tái tạo.
Lần đầu tiên, imec và AIXTRON đã chứng minh sự tăng trưởng biểu mô của lớp đệm GaN đủ tiêu chuẩn cho các ứng dụng 1200V trên đế 200mm QST (ở độ dày tiêu chuẩn SEMI) ở 25 ° C và 150 ° C, với sự cố cứng vượt quá 1800V.
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. ”
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, được thực hiện trong phạm vi của chương trình IIAP Chất nền QST thân thiện với CMOS-fab của Qromis có sự giãn nở nhiệt phù hợp sự giãn nở nhiệt của các lớp biểu mô GaN / AlGaN, mở đường cho các lớp đệm dày hơn - và do đó hoạt động điện áp cao hơn.
D