Imec و Aixtron نسخه ی نمایشی 200mm GaN epi در AIX G5+ C برای کاربردهای 1200 ولت با خرابی بیش از 1800 ولت

اخبار: ریز الکترونیک

29 آوریل 2021

مرکز تحقیقات نانوالکترونیک imec در لوون، بلژیک و سازنده تجهیزات رسوب‌گذاری Aixtron SE در هرتزوگنراث، نزدیک آخن، آلمان رشد هم‌پایه لایه‌های بافر نیترید گالیوم (GaN) واجد شرایط برای کاربردهای 1200 ولت در بسترهای 200 میلی‌متری QST را با شکست سخت از 1800 نشان داده‌اند. تولید لایه‌های بافر واجد شرایط 1200 ولت درها را به روی کاربردهای برق مبتنی بر GaN با بالاترین ولتاژ مانند وسایل نقلیه الکتریکی (EV) باز می‌کند که قبلاً فقط با فناوری مبتنی بر کاربید سیلیکون (SiC) امکان‌پذیر بود. نتیجه پس از احراز صلاحیت راکتور رسوب بخار شیمیایی فلزی-آلی کاملاً خودکار Aixtron (MOCVD) در imec برای ادغام epi-stack مواد بهینه شده است.

مواد با شکاف گسترده GaN و SiC ارزش خود را به عنوان نیمه هادی های نسل بعدی برای کاربردهای انرژی که نیاز به سیلیکون دارند، ثابت کرده اند. فناوری مبتنی بر SiC بالغ‌ترین است، اما گران‌تر است. برای مثال، در طول سال‌ها، با فناوری مبتنی بر GaN که روی ویفرهای سیلیکونی 200 میلی‌متری رشد می‌کند، پیشرفت زیادی حاصل شده است. در imec، ترانزیستورهای با تحرک الکترون بالا با حالت بهبود (HEMT) و دستگاه‌های قدرت دیود شاتکی برای محدوده‌های ولتاژ کاری 100 ولت، 200 ولت و 650 ولت نشان داده شده‌اند که راه را برای کاربردهای تولیدی با حجم بالا هموار می‌کنند. با این حال، دستیابی به ولتاژهای عملیاتی بالاتر از 650 ولت به دلیل دشواری رشد لایه‌های بافر GaN با ضخامت کافی بر روی ویفرهای 200 میلی‌متری به چالش کشیده شده است. بنابراین، SiC تاکنون نیمه‌رسانای انتخابی برای کاربردهای 650-1200 ولت - از جمله وسایل نقلیه الکتریکی و انرژی‌های تجدیدپذیر، باقی مانده است.

برای اولین بار، imec و Aixtron رشد اپیتاکسی لایه‌های بافر GaN واجد شرایط برای کاربردهای 1200 ولت را در بسترهای 200 میلی‌متری QST (در ضخامت استاندارد SEMI) در دمای 25 درجه سانتی‌گراد و 150 درجه سانتی‌گراد، با شکست سخت بیش از 1800 ولت نشان دادند.

گرافیک: جریان نشتی بافر رو به جلو عمودی بر روی 1200 ولت GaN-on-QST در دو دمای مختلف اندازه گیری می شود: (چپ) 25 درجه سانتی گراد و (راست) 150 درجه سانتی گراد. بافر 1200 ولت Imec جریان نشتی عمودی را زیر 1µA/mm نشان می دهد2 در دمای 25 درجه سانتیگراد و کمتر از 10 µA/mm2 در دمای 150 درجه سانتیگراد تا 1200 ولت با خرابی بیش از 1800 ولت در دمای 25 درجه سانتیگراد و 150 درجه سانتیگراد که آن را برای پردازش دستگاه های 1200 ولتی مناسب می کند.

دنیس مارکون، مدیر ارشد توسعه کسب‌وکار در imec می‌گوید: «GaN اکنون می‌تواند به فناوری انتخابی برای طیف وسیعی از ولتاژهای کاری از 20 ولت تا 1200 ولت تبدیل شود. فناوری قدرت مبتنی بر GaN با قابلیت پردازش بر روی ویفرهای بزرگتر در فابریک های CMOS با کارایی بالا، مزیت هزینه قابل توجهی در مقایسه با فناوری ذاتا گران قیمت مبتنی بر SiC دارد.

کلید دستیابی به ولتاژ شکست بالا، مهندسی دقیق پشته مواد همپایی پیچیده در ترکیب با استفاده از بسترهای 200 میلی متری QST است که در محدوده برنامه وابستگی صنعت Imec (IIAP) اجرا شده است. بسترهای QST سازگار با CMOS Fab از Qromis Inc of Santa Clara، CA، USA دارای انبساط حرارتی هستند که کاملاً با انبساط حرارتی لایه‌های همپای GaN/AlGaN مطابقت دارد و راه را برای لایه‌های بافر ضخیم‌تر هموار می‌کند - و در نتیجه عملکرد ولتاژ بالاتر.

دکتر Felix Grawert مدیرعامل و رئیس Aixtron می‌گوید: «توسعه موفقیت‌آمیز فناوری 1200 ولت GaN-on-QST imec در راکتور MOCVD Aixtron گام بعدی در همکاری ما با imec است. «پیش از این، پس از نصب Aixtron G5+ C در تأسیسات imec، فناوری 200 میلی‌متری مواد GaN-on-Si اختصاصی imec در پلت‌فرم تولید با حجم بالا G5+ C ما واجد شرایط بود، به‌عنوان مثال، سوئیچینگ برق ولتاژ بالا و برنامه‌های RF را هدف قرار داده و مشتریان ما را قادر می‌سازد. برای دستیابی به افزایش سریع تولید با دستور العمل های epi از قبل معتبر،” او اضافه می کند. با این دستاورد جدید، ما قادر خواهیم بود به طور مشترک وارد بازارهای جدید شویم.

در حال حاضر، دستگاه‌های حالت الکترونیکی جانبی برای اثبات عملکرد دستگاه در ولتاژ 1200 ولت در حال پردازش هستند و تلاش‌ها برای گسترش این فناوری به سمت کاربردهای حتی ولتاژ بالاتر ادامه دارد. علاوه بر این، imec همچنین در حال بررسی دستگاه‌های GaN عمودی 8 اینچی GaN-on-QST برای گسترش بیشتر محدوده ولتاژ و جریان فناوری مبتنی بر GaN است.

مشاهده موارد مرتبط:

Imec و Qromis HEMT های p-GaN را روی بسترهای 200 میلی متری CTE ارائه می کنند

برچسب ها: IMEC ایکسترون MOCVD GaN-on-Si

بازدید: www.aixtron.com

بازدید: www.imec.be

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