Demc демонстрації Imec та Aixtron 200 мм GaN на AIX G5 + C для додатків 1200 В з пробоєм понад 1800 В

Новини: мікроелектроніка

29 квітня 2021

Дослідницький центр наноелектроніки imec з Льовена, Бельгія, і виробник обладнання для осадження Aixtron SE з Герцогенрата, поблизу Аахена, Німеччина, продемонстрували епітаксійне зростання буферних шарів нітриду галію (GaN), кваліфікованих для додатків 1200 В на 200-міліметрових підкладках QST, з міцним пробою, що перевищує 1800 В. Вважається, що технологічність буферних шарів, які відповідають напрузі 1200 В, відкриває двері для найвищих напруг на основі GaN, таких як електричні транспортні засоби (EV), раніше це було можливо лише за технологією на основі карбіду кремнію (SiC). Результат з’явився після кваліфікації повністю автоматизованого реактора металоорганічного хімічного осадження з парової фази (MOCVD) Aixtron G5+ C в imec для інтеграції оптимізованого епістеку матеріалу.

Широкозонні матеріали GaN і SiC довели свою цінність як напівпровідники наступного покоління для енергоспоживаючих застосувань, де кремнію не вистачає. Технологія на основі SiC є найбільш зрілою, але вона також дорожча. За ці роки було досягнуто великого прогресу, наприклад, у технології на основі GaN, вирощеної на 200-мм кремнієвих пластинах. На imec було продемонстровано кваліфіковані транзистори з високою рухливістю електронів (HEMT) і діоди Шотткі для діапазонів робочої напруги 100 В, 200 В і 650 В, що відкриває шлях для застосування у великому виробництві. Однак досягнення робочої напруги вище 650 В ускладнюється труднощами вирощування достатньо товстих буферних шарів GaN на 200-міліметрових пластинах. Таким чином, SiC досі залишається напівпровідником вибору для додатків 650-1200 В, включаючи електромобілі та відновлювані джерела енергії, наприклад.

Imec і Aixtron вперше продемонстрували епітаксійне зростання буферних шарів GaN, кваліфікованих для застосувань 1200 В, на підкладках QST товщиною 200 мм (у стандартній товщині SEMI) при 25 °C і 150 °C, з міцним пробою, що перевищує 1800 В.

Графік: Струм прямого вертикального витоку буфера, виміряний на 1200 В GaN-on-QST при двох різних температурах: (ліворуч) 25°C і (праворуч) 150°C. Буфер Imec 1200 В показує струм вертикального витоку нижче 1 мкА/мм2 при 25°C і нижче 10 мкА/мм2 при 150°C до 1200V з розривом понад 1800V як при 25°C, так і при 150°C, що робить його придатним для обробки пристроїв 1200V.

«Тепер GaN може стати технологією вибору для цілого діапазону робочих напруг від 20 В до 1200 В», — каже Деніс Маркон, старший менеджер із розвитку бізнесу в imec. «Завдяки можливості обробки на більших пластинах у високопродуктивних CMOS-фабриках, технологія живлення на основі GaN пропонує значну економічну перевагу порівняно з дорогою технологією на основі SiC».

Ключем до досягнення високої напруги пробою є ретельна розробка комплексу епітаксійних матеріалів у поєднанні з використанням 200-міліметрових підкладок QST, виконаних у рамках Програми зв’язку з промисловістю Imec (IIAP). Підкладки QST від Qromis Inc із Санта-Клари, штат Каліфорнія, США, які підходять для CMOS-fab, мають теплове розширення, яке майже відповідає тепловому розширенню епітаксійних шарів GaN/AlGaN, відкриваючи шлях для більш товстих буферних шарів – і, отже, для роботи з вищою напругою.

«Успішна розробка технології epi 1200V GaN-on-QST від imec у реакторі MOCVD компанії Aixtron є наступним кроком у нашій співпраці з imec», — каже генеральний директор і президент Aixtron доктор Фелікс Граверт. «Раніше, після встановлення Aixtron G5+ C на підприємствах imec, власна технологія Imec 200 мм GaN-on-Si матеріалів була кваліфікована на нашій платформі великого виробництва G5+ C, орієнтуючись, наприклад, на комутацію живлення високої напруги та радіочастотні додатки та дозволяючи нашим клієнтам щоб досягти швидкого нарощування виробництва за допомогою попередньо перевірених доступних рецептів epi», – додає він. «Завдяки цьому новому досягненню ми зможемо разом вийти на нові ринки».

Зараз обробляються пристрої бічного електронного режиму, щоб підтвердити продуктивність пристрою при напрузі 1200 В, і тривають зусилля, щоб розширити технологію для застосувань ще з вищою напругою. Окрім цього, imec також досліджує 8-дюймові вертикальні GaN-пристрої GaN-on-QST для подальшого розширення діапазону напруги та струму технології на основі GaN.

Дивіться пов’язані елементи:

Imec і Qromis представляють p-GaN HEMT на 200-міліметрових підкладках із КТР

Ключові слова: ІМЕК Айкстрон MOCVD GaN-на-Si

Відвідайте: www.aixtron.com

Відвідайте: www.imec.be

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