Imec и Aixtron демонстрируют 200 мм GaN epi на AIX G5 + C для приложений 1200 В с пробоями более 1800 В

Новости: микроэлектроника

29 апреля 2021

Исследовательский центр наноэлектроники imec в Левене, Бельгия, и производитель оборудования для осаждения Aixtron SE из Херцогенрата, недалеко от Аахена, Германия, продемонстрировали эпитаксиальный рост буферных слоев из нитрида галлия (GaN), пригодных для приложений 1200 В, на 200-миллиметровых подложках QST с жестким пробоем, превышающим 1800 В. Считается, что технологичность 1200-вольтовых буферных слоев открывает двери для высоковольтных силовых приложений на основе GaN, таких как электромобили (EV), ранее только с возможной технологией на основе карбида кремния (SiC). Результат был получен после квалификации полностью автоматизированного реактора Aixtron G5+ C для химического осаждения из газовой фазы (MOCVD) компании Aixtron для интеграции оптимизированного эпи-стека материалов.

Широкозонные материалы GaN и SiC доказали свою ценность в качестве полупроводников следующего поколения для энергоемких приложений, где кремний не уступает. Технология на основе SiC является наиболее зрелой, но и более дорогой. Например, за прошедшие годы был достигнут значительный прогресс в технологии на основе GaN, выращиваемой на кремниевых пластинах диаметром 200 мм. На выставке imec были продемонстрированы квалифицированные транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT) и силовые устройства на диодах Шоттки для диапазонов рабочего напряжения 100 В, 200 В и 650 В, что проложило путь для крупносерийного производства. Однако достижение рабочих напряжений выше 650 В затруднено из-за сложности выращивания достаточно толстых буферных слоев GaN на 200-мм пластинах. Таким образом, SiC до сих пор остается предпочтительным полупроводником для приложений 650-1200 В, включая, например, электромобили и возобновляемые источники энергии.

Компании imec и Aixtron впервые продемонстрировали эпитаксиальный рост буферных слоев GaN, пригодных для применения при напряжении 1200 В, на подложках QST толщиной 200 мм (стандартная толщина SEMI) при 25°C и 150°C с жестким пробоем, превышающим 1800 В.

График: Вертикальный ток утечки прямого буфера, измеренный на GaN-on-QST 1200 В при двух разных температурах: (слева) 25°C и (справа) 150°C. Буфер Imec на 1200 В показывает вертикальный ток утечки ниже 1 мкА/мм2 при 25°C и ниже 10 мкА/мм2 при 150°С до 1200В с пробоем свыше 1800В как при 25°С, так и при 150°С, что делает его пригодным для обработки устройств на 1200В.

«Теперь GaN может стать предпочтительной технологией для всего диапазона рабочих напряжений от 20 В до 1200 В», — говорит Денис Маркон, старший менеджер по развитию бизнеса компании imec. «Благодаря возможности обработки на больших пластинах в высокопроизводительных КМОП-фабриках технология питания на основе GaN обеспечивает значительное преимущество по стоимости по сравнению с очень дорогой технологией на основе карбида кремния».

Ключом к достижению высокого напряжения пробоя является тщательная разработка сложного набора эпитаксиальных материалов в сочетании с использованием 200-миллиметровых подложек QST, выполненных в рамках программы Imec Industry Affiliation Program (IIAP). Подложки QST, совместимые с CMOS-производством, от Qromis Inc из Санта-Клары, Калифорния, США, имеют тепловое расширение, которое точно соответствует тепловому расширению эпитаксиальных слоев GaN/AlGaN, открывая путь для более толстых буферных слоев и, следовательно, для работы при более высоком напряжении.

«Успешная разработка эпитехнологии imec GaN-on-QST 1200 В в реакторе Aixtron MOCVD — это следующий шаг в нашем сотрудничестве с imec», — говорит генеральный директор и президент Aixtron д-р Феликс Граверт. «Ранее, после установки Aixtron G5+ C на объектах imec, запатентованная 200-миллиметровая технология материалов imec GaN-on-Si была проверена на нашей крупносерийной производственной платформе G5+ C, предназначенной, например, для для быстрого наращивания производства с помощью предварительно проверенных доступных рецептов эпидермиса», — добавляет он. «Благодаря этому новому достижению мы сможем совместно выйти на новые рынки».

В настоящее время устройства с боковым электронным режимом обрабатываются, чтобы доказать работоспособность устройства при напряжении 1200 В, и предпринимаются усилия по расширению технологии для приложений с еще более высоким напряжением. Кроме того, imec также изучает 8-дюймовые вертикальные GaN-устройства GaN-on-QST, чтобы еще больше расширить диапазон напряжений и токов технологии на основе GaN.

Смотрите связанные элементы:

Imec и Qromis представляют p-GaN HEMT на 200-мм подложках с согласованным КТР

Теги: ИМЕК Экстрон МОСВД GaN-на-Si

Посетите: www.aixtron.com

Посетите: www.imec.be

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