Imec और Aixtron ने 200V से अधिक ब्रेकडाउन के साथ 5V अनुप्रयोगों के लिए AIX G1200+ C पर 1800 मिमी GaN एपी का डेमो दिया

समाचार: माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक

29 अप्रैल 2021

ल्यूवेन, बेल्जियम के नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स अनुसंधान केंद्र आईएमईसी और आचेन, जर्मनी के पास हर्ज़ोजेनराथ के डिपोजिशन उपकरण निर्माता ऐक्सट्रॉन एसई ने 1200 मिमी क्यूएसटी सब्सट्रेट्स पर 200V अनुप्रयोगों के लिए योग्य गैलियम नाइट्राइड (GaN) बफर परतों के एपिटैक्सियल विकास का प्रदर्शन किया है, जिसमें 1800V से अधिक का हार्ड ब्रेकडाउन होता है। 1200V-योग्य बफर परतों की विनिर्माण क्षमता को इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) जैसे उच्चतम-वोल्टेज GaN-आधारित बिजली अनुप्रयोगों के लिए दरवाजे खोलने के लिए माना जाता है, जो पहले केवल व्यवहार्य सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)-आधारित तकनीक के साथ थे। यह परिणाम अनुकूलित सामग्री एपी-स्टैक को एकीकृत करने के लिए imec में Aixtron के G5+ C पूरी तरह से स्वचालित धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (MOCVD) रिएक्टर की योग्यता के बाद आता है।

वाइड-बैंडगैप सामग्री GaN और SiC ने बिजली की मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए अगली पीढ़ी के अर्धचालक के रूप में अपना मूल्य साबित कर दिया है जहां सिलिकॉन कम पड़ता है। SiC-आधारित तकनीक सबसे परिपक्व है, लेकिन यह अधिक महंगी भी है। उदाहरण के लिए, पिछले कुछ वर्षों में 200 मिमी सिलिकॉन वेफर्स पर विकसित GaN-आधारित तकनीक के साथ काफी प्रगति हुई है। imec में, 100V, 200V और 650V ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज के लिए योग्य एन्हांसमेंट-मोड हाई-इलेक्ट्रॉन-मोबिलिटी ट्रांजिस्टर (HEMTs) और शोट्की डायोड पावर डिवाइस का प्रदर्शन किया गया है, जो उच्च-मात्रा विनिर्माण अनुप्रयोगों के लिए मार्ग प्रशस्त करता है। हालाँकि, 650V से अधिक ऑपरेटिंग वोल्टेज प्राप्त करने को 200 मिमी वेफर्स पर पर्याप्त मोटी GaN बफर परतों को विकसित करने की कठिनाई से चुनौती दी गई है। इसलिए, SiC अब तक 650-1200V अनुप्रयोगों के लिए पसंद का अर्धचालक बना हुआ है - उदाहरण के लिए इलेक्ट्रिक वाहन और नवीकरणीय ऊर्जा सहित।

पहली बार, imec और Aixtron ने 1200°C और 200°C पर 25mm QST (SEMI मानक मोटाई में) सब्सट्रेट पर 150V अनुप्रयोगों के लिए योग्य GaN बफर परतों की एपिटैक्सियल वृद्धि का प्रदर्शन किया है, जिसमें 1800V से अधिक का हार्ड ब्रेकडाउन होता है।

ग्राफिक: वर्टिकल फॉरवर्ड बफर लीकेज करंट को 1200V GaN-on-QST पर दो अलग-अलग तापमानों पर मापा गया: (बाएं) 25°C और (दाएं) 150°C। Imec का 1200V बफ़र 1μA/mm से नीचे ऊर्ध्वाधर रिसाव धारा दिखाता है2 25°C पर और 10μA/mm से नीचे2 150°C से 1200V तक, 1800°C और 25°C दोनों पर 150V से अधिक के ब्रेकडाउन के साथ, जो इसे 1200V उपकरणों के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त बनाता है।

imec के वरिष्ठ व्यवसाय विकास प्रबंधक डेनिस मार्कोन कहते हैं, "GaN अब 20V से 1200V तक ऑपरेटिंग वोल्टेज की पूरी श्रृंखला के लिए पसंद की तकनीक बन सकता है।" "उच्च-थ्रूपुट सीएमओएस फैब में बड़े वेफर्स पर संसाधित होने के कारण, GaN पर आधारित बिजली प्रौद्योगिकी आंतरिक रूप से महंगी SiC-आधारित तकनीक की तुलना में महत्वपूर्ण लागत लाभ प्रदान करती है।"

उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज प्राप्त करने की कुंजी इमेक इंडस्ट्री एफिलिएशन प्रोग्राम (आईआईएपी) के दायरे में निष्पादित 200 मिमी क्यूएसटी सब्सट्रेट्स के उपयोग के साथ संयोजन में जटिल एपिटैक्सियल सामग्री स्टैक की सावधानीपूर्वक इंजीनियरिंग है। सांता क्लारा, सीए, यूएसए के क्यूरोमिस इंक के सीएमओएस-फैब फ्रेंडली क्यूएसटी सब्सट्रेट में एक थर्मल विस्तार होता है जो GaN/AlGaN एपिटैक्सियल परतों के थर्मल विस्तार से निकटता से मेल खाता है, जो मोटी बफर परतों के लिए मार्ग प्रशस्त करता है - और इसलिए उच्च-वोल्टेज ऑपरेशन।

ऐक्सट्रॉन के सीईओ और अध्यक्ष डॉ. फेलिक्स ग्रेवर्ट कहते हैं, "ऐक्सट्रॉन के एमओसीवीडी रिएक्टर में imec की 1200V GaN-on-QST एपी तकनीक का सफल विकास imec के साथ हमारे सहयोग का अगला कदम है।" “इससे पहले, imec की सुविधाओं पर Aixtron G5+ C स्थापित करने के बाद, imec की मालिकाना 200mm GaN-on-Si सामग्री प्रौद्योगिकी हमारे G5+ C उच्च-मात्रा विनिर्माण प्लेटफ़ॉर्म पर योग्य थी, उदाहरण के लिए उच्च-वोल्टेज पावर स्विचिंग और आरएफ अनुप्रयोगों को लक्षित करने और हमारे ग्राहक को सक्षम करने के लिए पूर्व-मान्य उपलब्ध एपी व्यंजनों द्वारा तेजी से उत्पादन में वृद्धि हासिल करने के लिए,” उन्होंने आगे कहा। "इस नई उपलब्धि के साथ, हम संयुक्त रूप से नए बाजारों में प्रवेश करने में सक्षम होंगे।"

वर्तमान में, 1200V पर डिवाइस के प्रदर्शन को साबित करने के लिए पार्श्व ई-मोड उपकरणों को संसाधित किया जा रहा है, और प्रौद्योगिकी को उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों तक विस्तारित करने के प्रयास जारी हैं। इसके अलावा, imec GaN-आधारित तकनीक के वोल्टेज और वर्तमान रेंज को और बढ़ाने के लिए 8-इंच GaN-on-QST वर्टिकल GaN उपकरणों की भी खोज कर रहा है।

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Imec और Qromis 200 मिमी CTE-मिलान सब्सट्रेट पर p-GaN HEMTs प्रस्तुत करते हैं

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