Imec ve Aixtron, 200V üzerinde arızalı 5V uygulamaları için AIX G1200+ C üzerinde 1800mm GaN epi demosu

Haberler: Mikroelektronik

29 Nisan 2021

Belçika'nın Leuven kentindeki nanoelektronik araştırma merkezi imec ve Almanya, Aachen yakınlarındaki Herzogenrath'taki biriktirme ekipmanı üreticisi Aixtron SE, 1200 mm QST alt tabakalar üzerinde 200 V uygulamalar için nitelikli galyum nitrür (GaN) tampon katmanlarının 1800 V'u aşan sert bir bozulmayla epitaksiyel büyümesini gösterdi. 1200V nitelikli tampon katmanların üretilebilirliğinin, daha önce yalnızca silisyum karbür (SiC) tabanlı teknolojiyle gerçekleştirilebilen elektrikli araçlar (EV) gibi en yüksek voltajlı GaN tabanlı güç uygulamalarına kapı açacağı düşünülüyor. Sonuç, optimize edilmiş malzeme epi-yığınını entegre etmek için Aixtron'un G5+ C tam otomatik metal-organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) reaktörünün imec'te onaylanmasının ardından geldi.

Geniş bant aralıklı malzemeler GaN ve SiC, silikonun yetersiz kaldığı güç gerektiren uygulamalar için yeni nesil yarı iletkenler olarak değerlerini kanıtladı. SiC tabanlı teknoloji en gelişmiş olanıdır ancak aynı zamanda daha pahalıdır. Örneğin, 200 mm'lik silikon levhalar üzerinde büyütülen GaN tabanlı teknolojide yıllar geçtikçe büyük ilerleme kaydedildi. imec'te, yüksek hacimli üretim uygulamalarının önünü açan, 100V, 200V ve 650V çalışma voltajı aralıkları için nitelikli geliştirme modlu yüksek elektron hareketli transistörler (HEMT'ler) ve Schottky diyot güç cihazları gösterildi. Bununla birlikte, 650V'den daha yüksek çalışma voltajlarına ulaşmak, 200 mm'lik plakalar üzerinde yeterince kalın GaN tampon katmanları büyütmenin zorluğu nedeniyle zorlanmıştır. Bu nedenle SiC şu ana kadar örneğin elektrikli araçlar ve yenilenebilir enerji dahil olmak üzere 650-1200V uygulamalar için tercih edilen yarı iletken olmaya devam ediyor.

İmec ve Aixtron ilk kez, 1200°C ve 200°C'de 25 mm QST (SEMI standart kalınlıkta) alt tabakalar üzerinde 150 V uygulamalar için nitelikli GaN tampon katmanlarının epitaksiyel büyümesini, 1800 V'u aşan sert bir bozulmayla gösterdi.

Grafik: 1200V GaN-on-QST'de iki farklı sıcaklıkta ölçülen dikey ileri tampon kaçak akımı: (sol) 25°C ve (sağ) 150°C. Imec'in 1200V tamponu dikey kaçak akımı 1μA/mm'nin altında gösterir2 25°C'de ve 10μA/mm'nin altında2 150°C'den 1200V'a kadar, hem 1800°C hem de 25°C'de 150V'u aşan bir arıza ile 1200V cihazların işlenmesi için uygundur.

imec'in kıdemli iş geliştirme müdürü Denis Marcon, "GaN artık 20V'tan 1200V'a kadar geniş bir çalışma voltajı aralığı için tercih edilen teknoloji haline gelebilir" diyor. "Yüksek verimli CMOS fabrikalarında daha büyük plakalar üzerinde işlenebilen GaN tabanlı güç teknolojisi, doğası gereği pahalı olan SiC tabanlı teknolojiye kıyasla önemli bir maliyet avantajı sunuyor."

Yüksek arıza voltajına ulaşmanın anahtarı, karmaşık epitaksiyel malzeme yığınının, Imec Endüstri Bağlılık Programı (IIAP) kapsamında yürütülen 200 mm QST alt tabakalarının kullanımıyla birlikte dikkatli bir şekilde tasarlanmasıdır. ABD, Santa Clara, CA'daki Qromis Inc.'in CMOS-fab dostu QST alt katmanları, GaN/AlGaN epitaksiyel katmanlarının termal genleşmesine yakından uyan bir termal genleşmeye sahiptir ve bu da daha kalın tampon katmanlarının ve dolayısıyla daha yüksek voltajda çalışmanın önünü açar.

Aixtron'un CEO'su ve başkanı Dr Felix Grawert, "imec'in 1200V GaN-on-QST epi teknolojisinin Aixtron'un MOCVD reaktöründe başarılı bir şekilde geliştirilmesi, imec ile olan işbirliğimizde bir sonraki adımdır" diyor. “Daha önce, imec tesislerine Aixtron G5+ C kurulumunun ardından imec'in tescilli 200 mm GaN-on-Si malzeme teknolojisi, G5+ C yüksek hacimli üretim platformumuzda onaylandı ve örneğin yüksek voltajlı güç anahtarlama ve RF uygulamalarını hedefleyerek müşterilerimize olanak sağladı. önceden doğrulanmış mevcut epi tariflerle hızlı bir üretim artışı elde etmek" diye ekliyor. "Bu yeni başarı ile yeni pazarlara ortaklaşa girebileceğiz."

Şu anda, 1200V'de cihaz performansını kanıtlamak için yanal e-mod cihazları işleniyor ve teknolojiyi daha yüksek voltaj uygulamalarına doğru genişletme çabaları devam ediyor. Bunun yanı sıra imec, GaN tabanlı teknolojinin voltaj ve akım aralığını daha da genişletmek için 8 inç GaN-on-QST dikey GaN cihazlarını da araştırıyor.

İlgili öğelere bakın:

Imec ve Qromis, 200 mm CTE uyumlu yüzeylerde p-GaN HEMT'leri sunuyor

Etiketler: IMEC Aixtron MOCVD GaN-on-Si

Ziyaret: www.aixtron.com

Ziyaret: www.imec.be

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