Imec と Aixtron は、200V 以上のブレークダウンを伴う 5V アプリケーション向けの AIX G1200+ C 上の 1800mm GaN エピをデモしました

ニュース： マイクロエレクトロニクス

２０２０年４月８日

ベルギー、ルーヴェンのナノエレクトロニクス研究センター imec とドイツ、アーヘン近郊のヘルツォーゲンラートの蒸着装置メーカー Aixtron SE は、1200mm QST 基板上で 200V の用途に適した窒化ガリウム (GaN) バッファ層のエピタキシャル成長を実証し、1800V を超えるハードブレークダウンを実現しました。 1200V 認定のバッファ層の製造可能性により、これまでは炭化ケイ素 (SiC) ベースの技術でのみ実現可能であった、電気自動車 (EV) などの最高電圧の GaN ベースの電力アプリケーションへの扉が開かれると考えられています。この結果は、最適化された材料エピスタックを統合するための imec における Aixtron の G5+ C 全自動有機金属化学気相成長 (MOCVD) リアクターの認定を受けて得られたものです。

ワイドバンドギャップ材料である GaN と SiC は、シリコンでは不十分な電力要求の高いアプリケーション向けの次世代半導体としての価値を証明しています。 SiC ベースのテクノロジーは最も成熟していますが、高価でもあります。たとえば、200mm シリコン ウェーハ上で成長させた GaN ベースの技術では、長年にわたって大きな進歩が見られました。 imec では、認定されたエンハンスメント モード高電子移動度トランジスタ (HEMT) とショットキー ダイオード パワー デバイスが 100V、200V、650V の動作電圧範囲で実証されており、大量製造アプリケーションへの道が開かれています。しかし、650Vを超える動作電圧を達成するには、200mmウェハ上に十分な厚さのGaNバッファ層を成長させることが困難であるという課題がありました。したがって、SiC はこれまでのところ、電気自動車や再生可能エネルギーなどの 650 ～ 1200 V のアプリケーションに最適な半導体であり続けています。

imecとAixtronは、1200℃と200℃で25mm QST（SEMI標準厚さ）基板上に150Vアプリケーションに適したGaNバッファ層をエピタキシャル成長させ、1800Vを超えるハードブレークダウンを実現することを初めて実証した。

図: 1200 つの異なる温度 (左) 25°C と (右) 150°C で 1200V GaN-on-QST で測定された垂直順方向バッファーのリーク電流。 Imec の 1V バッファは垂直漏れ電流が XNUMXµA/mm 未満であることを示します2 25℃および10μA/mm以下で2 150°C で最大 1200V まで動作し、1800°C と 25°C の両方で 150V を超えると絶縁破壊が発生するため、1200V デバイスの処理に適しています。

imec のシニア ビジネス開発マネージャーである Denis Marcon 氏は次のように述べています。「GaN は、20V から 1200V までの全範囲の動作電圧に最適なテクノロジーとなり得ます。」 「高スループットのCMOSファブでより大きなウェーハで処理できるため、GaNベースのパワーテクノロジーは、本質的に高価なSiCベースのテクノロジーと比較して、コスト面で大幅なメリットをもたらします。」

高耐圧を達成する鍵となるのは、Imec Industry Affiliation Program (IIAP) の範囲内で実行された、200mm QST 基板の使用と組み合わせた複雑なエピタキシャル材料スタックの慎重なエンジニアリングです。米国カリフォルニア州サンタクララの Qromis Inc の CMOS 製造に適した QST 基板は、GaN/AlGaN エピタキシャル層の熱膨張とほぼ一致する熱膨張を有し、より厚いバッファ層、つまり高電圧動作への道を開きます。

「imecの1200V GaN-on-QSTエピ技術をAixtronのMOCVDリアクターに開発成功したことは、imecとの協力における次のステップです」とAixtronのCEO兼社長のFelix Grawert博士は述べています。 「以前、imec の施設に Aixtron G5+ C を設置した後、imec 独自の 200mm GaN-on-Si 材料技術が当社の G5+ C 大量生産プラットフォームで認定され、たとえば高電圧パワー スイッチングや RF アプリケーションをターゲットとしており、お客様のニーズに対応できるようになりました。事前に検証された利用可能なエピレシピによって、迅速な生産の立ち上げを実現します」と彼は付け加えました。 「この新たな成果により、我々は共同で新たな市場を開拓できるようになるでしょう。」

現在、横型 e モード デバイスは 1200 V でのデバイス性能を証明するために処理されており、この技術をさらに高電圧のアプリケーションに拡張する取り組みが継続中です。これに加えて、imec は、GaN ベース技術の電圧および電流範囲をさらに拡大するために、8 インチ GaN-on-QST 縦型 GaN デバイスも研究しています。

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タグ： IMEC エクストロン MOCVD GaN-on-Si

参照してください。 www.aixtron.com

参照してください。 www.imec.be

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