Enkris Semiconductor demonstriert mit AIXTRON Anlage GaN-HEMT-Bauelementstrukturen mit hoher Sperrspannung auf 200 mm Siliziumsubstraten

Der chinesische Halbleiterspezialist Enkris Semiconductor, Inc. hat mit einer AIXTRON Anlage erfolgreich die Herstellung von GaN HEMT* (High Electron Mobility Transistor) Bauelementstrukturen mit hoher Sperrspannung auf 200 mm Siliziumsubstraten (GaN-on-Si) demonstriert.

Das Interesse von Wissenschaft und Industrie an der Entwicklung von Leistungsbauelementen auf Basis von Galliumnitrid-auf-Silizium (GaN-auf-Si) ist groß, denn sie eignen sich für vielfältige Anwendungen in der Leistungselektronik. Aufgrund der Materialdefekte der auf Silizium gewachsenen heteroepitaktischen GaN-Schichten, wurden GaN-auf-Si-Leistungsbauelemente bislang durch hohe Leckströme in den Pufferschichten beeinträchtigt. Kürzlich ist Enkris Semiconductor jedoch die Herstellung von GaN HEMT Bauelementstrukturen mit hoher Sperrspannung auf 200 mm Siliziumsubstraten mit hervorragender Homogenität und geringen Leckströmen bei äußerst gleichmäßiger Schichtdickenhomogenität von unterhalb 0,5 Prozent ohne Randausschluss gelungen. Unter speziellen Bedingungen kann dieser Wert sogar noch weiter verbessert werden.

Abbildung 1: Darstellung der Schichtdickenmessung von 200 mm GaN-auf-Si-Wafern

 „Es besteht kein Zweifel, dass GaN-auf-Silizium-Substrate die kostengünstigste Methode für die Massenproduktion von GaN-Leistungsbauelementen sind. Bisher hat jedoch eine hohe Krümmung des Wafers in Verbindung mit einem hohen Leckstromniveau im Puffer die weitere Entwicklung der GaN-auf-Si-Technologie verhindert. Unser Verfahren auf 200 mm Siliziumsubstraten zeigt, dass es möglich ist, GaN-Leistungsbauelemente mit hoher Sperrspannung unterhalb von 1600 Volt und geringen Verlusten mit relativ dünnen Pufferschichten von 4 µm herzustellen. Die dünnen Pufferschichten vereinfachen nicht nur den Wachstumsprozess, sondern minimieren auch die Krümmung des Wafers und senken spürbar die Epitaxie-Kosten. Legt man unsere Prozesse zugrunde, die wir auf einer AIXTRON Anlage angewandt haben, könnten in naher Zukunft GaN-auf-Si-Leistungsbauelemente mit noch höheren Spannungen möglich sein", sagt Dr. Cheng Kai, einer der Mitbegründer von Enkris.

Abbildung 2: Aktuell erreichtes Niveau der Leckströme von Bauelementen, die auf Basis von 200 mm GaN-auf-Si- Wafern hergestellt wurden.

Dr. Frank Wischmeyer, Vice President Power Electronics bei AIXTRON, sagt: „Die hervorragende Schichtbeschaffenheit sowie die exzellenten Materialeigenschaften, die Enkris erzielt hat, sind ein bemerkenswerter Erfolg. Er zeigt das Leistungsvermögen unserer MOCVD-Anlagentechnologie bei der Herstellung von GaN-HEMT-Leistungsbauelementen mit hoher Sperrspannung und der Produktion von GaN-basierten Halbleitern mit großer Bandlücke auf großflächigen Silizium-Substraten. AIXTRON wird die Leistungselektronik-Industrie auf ihrem Weg zur Volumenherstellung von 200 mm GaN-auf-Si-Leistungsbauelementen auch weiterhin mit einem breiten Angebot an Forschungs- und Produktionsanlagen unterstützen."

*HEMT, High Electron Mobility Transistor = Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit

Unsere eingetragenen Warenzeichen: AIXACT®, AIXTRON®, Atomic Level Solutions®, Close Coupled Showerhead®, CRIUS®, EXP®, EPISON®, Gas Foil Rotation®, Optacap™, OVPD®, Planetary Reactor®, PVPD®, STExS®, Trijet®