عرض Imec وAixtron التجريبي لـ GaN epi بحجم 200 مم على AIX G5+ C لتطبيقات 1200 فولت مع انقطاع يزيد عن 1800 فولت

الأخبار: الالكترونيات الدقيقة

29 أبريل 2021

أظهر مركز أبحاث الإلكترونيات النانوية imec في لوفين ، بلجيكا وصانع معدات الترسيب Aixtron SE من Herzogenrath ، بالقرب من آخن ، ألمانيا نموًا فوقيًا للطبقات العازلة من نيتريد الغاليوم (GaN) المؤهلة لتطبيقات 1200 فولت على ركائز QST 200 مم ، مع انهيار صلب يتجاوز 1800 فولت. تُحسب قابلية التصنيع للطبقات العازلة المؤهلة 1200 فولت لفتح الأبواب لتطبيقات الطاقة القائمة على الجاليوم عالي الجهد مثل المركبات الكهربائية (EV) ، والتي كانت تستخدم سابقًا فقط مع تكنولوجيا قائمة على كربيد السيليكون (SiC). تأتي النتيجة بعد تأهيل مفاعل ترسيب البخار الكيميائي العضوي المعدني بالكامل (MOCVD) من Aixtron لدمج مواد epi-stack المحسنة.

أثبتت المواد ذات فجوة النطاق العريضة GaN و SiC قيمتها باعتبارها من الجيل التالي من أشباه الموصلات للتطبيقات التي تتطلب الطاقة حيث ينقص السيليكون. تعد التكنولوجيا القائمة على SiC هي الأكثر نضجًا ، ولكنها أيضًا أكثر تكلفة. على مر السنين ، تم إحراز تقدم كبير مع التكنولوجيا القائمة على GaN التي نمت على رقائق السيليكون 200 مم ، على سبيل المثال. في imec ، تم عرض ترانزستورات عالية الحركة للإلكترون (HEMT) وأجهزة طاقة شوتكي ذات وضع التعزيز المؤهل لنطاقات جهد تشغيل 100 فولت و 200 فولت و 650 فولت ، مما يمهد الطريق لتطبيقات التصنيع ذات الحجم الكبير. ومع ذلك ، فإن تحقيق جهد تشغيل أعلى من 650 فولت قد واجه تحديًا بسبب صعوبة نمو طبقات عازلة غاليوم سميكة بما يكفي على رقائق 200 مم. لذلك ، تظل SiC حتى الآن هي أشباه الموصلات المفضلة لتطبيقات 650-1200V - بما في ذلك السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة ، على سبيل المثال.

لأول مرة ، أظهر كل من imec و Aixtron نمو فوق المحور للطبقات العازلة GaN المؤهلة لتطبيقات 1200V على ركائز 200 مم QST (بسمك قياسي SEMI) عند 25 درجة مئوية و 150 درجة مئوية ، مع انهيار صلب يتجاوز 1800 فولت.

رسم بياني: تيار تسرب المخزن المؤقت الرأسي إلى الأمام يقاس على 1200 فولت GaN-on-QST عند درجتي حرارة مختلفتين: (يسار) 25 درجة مئوية و (يمين) 150 درجة مئوية. يُظهر المخزن المؤقت 1200 فولت من Imec تيار تسرب عمودي أقل من 1µA / مم2 عند 25 درجة مئوية وأقل من 10 درجة مئوية / مم2 عند 150 درجة مئوية حتى 1200 فولت مع انهيار يزيد عن 1800 فولت عند 25 درجة مئوية و 150 درجة مئوية ، مما يجعلها مناسبة لمعالجة أجهزة 1200 فولت.

يقول دينيس ماركون ، كبير مديري تطوير الأعمال في IMEC: "يمكن أن تصبح GaN الآن التكنولوجيا المفضلة لمجموعة كاملة من جهد التشغيل من 20 فولت إلى 1200 فولت". "نظرًا لكونها قابلة للمعالجة على رقاقات أكبر في فابس CMOS عالية الإنتاجية ، فإن تقنية الطاقة القائمة على GaN توفر ميزة تكلفة كبيرة مقارنة بالتقنية القائمة على SiC باهظة الثمن جوهريًا."

إن مفتاح تحقيق جهد الانهيار العالي هو الهندسة الدقيقة لمكدس المواد الفوقي المركب بالاشتراك مع استخدام ركائز QST 200 مم ، والتي يتم تنفيذها في نطاق برنامج الانتماء الصناعي لشركة Imec (IIAP). ركائز QST الصديقة لـ CMOS-fab من Qromis Inc في سانتا كلارا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية لديها تمدد حراري يتطابق بشكل وثيق مع التمدد الحراري لطبقات GaN / AlGaN فوق المحور ، مما يمهد الطريق لطبقات عازلة أكثر سمكًا - وبالتالي تشغيل الجهد العالي.

يقول الدكتور فيليكس جراورت ، الرئيس التنفيذي ورئيس شركة Aixtron: "إن التطوير الناجح لتقنية imec 1200V GaN-on-QST epi في مفاعل MOCVD الخاص بشركة Aixtron هو الخطوة التالية في تعاوننا مع imec". "في وقت سابق ، بعد تثبيت Aixtron G5 + C في مرافق imec ، تم تأهيل تقنية مواد imec 200 مم GaN-on-Si الخاصة بنا على منصة التصنيع عالية الحجم G5 + C ، والتي تستهدف على سبيل المثال تبديل الطاقة عالي الجهد وتطبيقات التردد اللاسلكي وتمكين عملائنا لتحقيق زيادة سريعة في الإنتاج من خلال وصفات epi المتوفرة والتي تم التحقق من صحتها مسبقًا ". "من خلال هذا الإنجاز الجديد ، سنكون قادرين بشكل مشترك على الاستفادة من الأسواق الجديدة."

حاليًا ، تتم معالجة أجهزة الوضع الإلكتروني الجانبي لإثبات أداء الجهاز عند 1200 فولت ، والجهود جارية لتوسيع التكنولوجيا نحو تطبيقات الجهد العالي. بجانب ذلك ، تستكشف imec أيضًا أجهزة GaN العمودية مقاس 8 بوصات من طراز GaN-on-QST لتوسيع نطاق الجهد والتيار للتقنية القائمة على GaN.

انظر البنود ذات الصلة:

تقدم Imec و Qromis p-GaN HEMTs على ركائز متطابقة مع CTE بحجم 200 مم

الوسوم (تاج): IMEC AIXTRON موكفد غان أون سي

زيارة الموقع: www.aixtron.com

زيارة الموقع: www.imec.be

المصدر: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2021/apr/aixtron-imec-290421.shtml