Imec in Aixtron demo 200 mm GaN epi na AIX G5+ C za 1200 V aplikacije z okvaro nad 1800 V

Novice: Microelectronics

29 april 2021

Raziskovalni center za nanoelektroniko imec iz Leuvena v Belgiji in proizvajalec opreme za nanašanje Aixtron SE iz Herzogenratha blizu Aachna v Nemčiji sta dokazala epitaksialno rast vmesnih plasti galijevega nitrida (GaN), ki so primerne za 1200 V aplikacije na 200 mm QST podlagah, s trdo razgradnjo, ki presega 1800 V. Šteje se, da zmožnost izdelave vmesnih slojev, kvalificiranih za 1200 V, odpira vrata najvišjim napetostnim aplikacijam za napajanje na osnovi GaN, kot so električna vozila (EV), prej le z izvedljivo tehnologijo na osnovi silicijevega karbida (SiC). Rezultat prihaja po kvalifikaciji Aixtron G5+ C popolnoma avtomatiziranega kovinsko-organskega kemičnega naparjenega reaktorja (MOCVD) pri imec za integracijo optimiziranega materiala epi-stack.

Materiala s širokim pasovnim presledkom GaN in SiC sta dokazala svojo vrednost kot polprevodnika naslednje generacije za aplikacije, ki zahtevajo moč, kjer silicij ne uspe. Tehnologija na osnovi SiC je najbolj zrela, vendar je tudi dražja. Z leti je bil dosežen velik napredek s tehnologijo, ki temelji na GaN, na primer gojenih na 200 mm silicijevih rezinah. Pri imecu so bili predstavljeni kvalificirani tranzistorji z visoko mobilnostjo elektronov (HEMT) in napajalne naprave s Schottkyjevimi diodami za območja delovne napetosti 100 V, 200 V in 650 V, s čimer se utira pot aplikacijam v proizvodnji velikih količin. Vendar pa je doseganje delovnih napetosti, višjih od 650 V, oteženo zaradi težav pri gojenju dovolj debelih vmesnih plasti GaN na 200 mm rezinah. Zato SiC do zdaj ostaja polprevodnik izbire za aplikacije 650–1200 V – vključno z električnimi vozili in obnovljivo energijo, na primer.

Imec in Aixtron sta prvič prikazala epitaksialno rast vmesnih plasti GaN, ki so primerne za aplikacije 1200 V, na podlagah debeline 200 mm QST (pri standardni debelini SEMI) pri 25 °C in 150 °C, s trdo razgradnjo, ki presega 1800 V.

Grafika: Tok uhajanja navpičnega prednjega medpomnilnika, izmerjen na 1200 V GaN-on-QST pri dveh različnih temperaturah: (levo) 25 °C in (desno) 150 °C. Imec-ov 1200 V vmesni pomnilnik kaže navpični tok uhajanja pod 1 µA/mm2 pri 25 °C in pod 10 µA/mm2 pri 150°C do 1200V z razpadom nad 1800V tako pri 25°C kot 150°C, zaradi česar je primeren za obdelavo 1200V naprav.

"GaN lahko zdaj postane izbrana tehnologija za celo vrsto delovnih napetosti od 20 V do 1200 V," pravi Denis Marcon, višji vodja poslovnega razvoja pri imecu. "Ker je mogoče obdelati na večjih rezinah v visoko zmogljivih tovarnah CMOS, močna tehnologija, ki temelji na GaN, ponuja znatno stroškovno prednost v primerjavi z intrinzično drago tehnologijo, ki temelji na SiC."

Ključ do doseganja visoke prebojne napetosti je skrbno načrtovanje kompleksnega epitaksialnega sklada materiala v kombinaciji z uporabo 200 mm substratov QST, ki se izvaja v okviru programa Imec Industry Affiliation Program (IIAP). CMOS-fabu prijazni substrati QST podjetja Qromis Inc iz Santa Clare, CA, ZDA imajo toplotno razteznost, ki se zelo ujema s toplotno razteznostjo epitaksialnih plasti GaN/AlGaN, kar utira pot debelejšim vmesnim slojem – in s tem delovanju pri višjih napetostih.

»Uspešen razvoj imec-ove 1200 V GaN-on-QST epi tehnologije v Aixtronov reaktor MOCVD je naslednji korak v našem sodelovanju z imecom,« pravi izvršni direktor in predsednik Aixtrona dr. Felix Grawert. »Prej, po namestitvi Aixtron G5+ C v obratih imec, je bila imec-ova lastniška 200 mm GaN-on-Si materialna tehnologija kvalificirana na naši proizvodni platformi G5+ C v velikih količinah, ki je na primer ciljala na visokonapetostno preklapljanje moči in RF aplikacije ter omogočila naši stranki doseči hitro povečanje proizvodnje s predhodno potrjenimi razpoložljivimi epi recepti,« dodaja. "S tem novim dosežkom bomo lahko skupaj vstopili na nove trge."

Trenutno se obdelujejo naprave s stranskim e-načinom, da se dokaže zmogljivost naprave pri 1200 V, potekajo pa tudi prizadevanja za razširitev tehnologije na še višje napetostne aplikacije. Poleg tega imec raziskuje tudi 8-palčne GaN-on-QST vertikalne GaN naprave za nadaljnjo razširitev obsega napetosti in toka tehnologije, ki temelji na GaN.

Oglejte si povezane izdelke:

Imec in Qromis predstavljata p-GaN HEMT na 200 mm substratih, ki se ujemajo s CTE

Tags: IMEC Aixtron MOCVD GaN-na-Si

Obiščite: www.aixtron.com

Obiščite: www.imec.be

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