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www.cleanroom-online.com Ausgabe DE 06-2021 | Seite 22/82
Imec und AIXTRON präsentieren
200-mm-GaN-Epitaxie auf AIX G5+ C
für 1200-V-Anwendungen mit einem
Breakdown bei über 1800 V
Dieses bahnbrechende Ergebnis ebnet den Weg für den Eintritt
von GaN in den SiC-Hochspannungsbereich
Imec, ein weltweit führendes Forschungs- und Innovationszentrum für Nanoelektronik und digitale Technologien, und AIXTRON,
der führende Anbieter von Beschichtungsanlagen für Verbindungshalbleiter-Materialien, haben das epitaktische Wachstum von Galliumnitrid
(GaN)-Pufferschichten vorgestellt, die für 1200V-Anwendungen auf 200mm QST®-Substraten qualifiziert sind und einen
harten Breakdown bei über 1800V aufweisen. Die Herstellbarkeit von 1200V-qualifizierten Pufferschichten öffnet die Türen zu GaNbasierten
Leistungsanwendungen mit höchsten Spannungen, wie z.B. Elektroautos, die bisher nur mit einer Siliziumkarbid (SiC)-basierten
Technologie möglich waren. Das Ergebnis kommt nach der erfolgreichen Qualifizierung von AIXTRONs vollautomatischer G5+
C-Anlage zur metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) bei imec, Belgien, für die Integration des optimierten
Material-Epi-Stacks.
Die Wide-Bandgap Materialien Gallium-Nitrid (GaN) und Silizium-
Karbid (SiC) haben sich als Halbleiter der zukünftigen Generation für
Anwendungen mit hohem Leistungsbedarf bewährt, bei denen Silizium
(Si) nicht ausreicht. Die SiC-basierte Technologie ist die ausgereifteste,
aber auch die teuerste. Im Laufe der Jahre wurden enorme Fortschritte
bei der GaN-basierten Technologie gemacht, die zum Beispiel
auf 200-mm-Si-Wafern gewachsen ist. Bei imec wurden qualifizierte
Enhancement-Mode-High-Electron-Mobility-Transistoren (HEMTs)
und Schottky-Dioden für Betriebsspannungen von 100V, 200V und
650V demonstriert, was den Weg für Anwendungen in der Großserienfertigung
ebnete. Das Erreichen von Betriebsspannungen jenseits
von 650 V wurde jedoch durch die Schwierigkeit erschwert, ausreichend
dicke GaN-Pufferschichten auf 200-mm-Wafern zu erzeugen.
Daher bleibt SiC bis jetzt der Halbleiter der Wahl für Anwendungen
von 650-1200V - darunter zum Beispiel Elektroautos und erneuerbare
Energien.
Erstmals haben imec und AIXTRON das epitaktische Wachstum
von GaN-Pufferschichten, die für 1200V-Anwendungen qualifiziert
sind, auf 200mm QST® (in SEMI-Standarddicke) Substraten bei 25°C
und 150°C demonstriert, mit einem harten Breakdown jenseits von
1800V. Denis Marcon, Senior Business Development Manager bei
imec: „GaN kann jetzt die Technologie der Wahl für einen ganzen Bereich
von Betriebsspannungen von 20V bis 1200V werden. Da diese
Technologie auf größeren Wafern in CMOS-Fabs mit hohem Durchsatz
prozessiert werden kann, bietet die auf GaN basierende Leistungstechnologie
einen signifikanten Kostenvorteil gegenüber der system-