Interview mit Dr. Gerald Deboy, Infineon CoolMOS – Hintergründe und Ausblicke einer Erfolgsstory

Zukunft der Halbleiterei »made in Germany«

Herbert Pairitsch, einer ihrer Kollegen bei Infineon, hat letztes Jahr auf der SEMICON Europa postuliert, Silizium bleibe noch mindestens ein Jahrzehnt DAS Arbeitspferd der Leistungselektronik. Stimmen Sie dem zu? Wohin geht die Reise?

Ich bin derselben Meinung wie er. Wir treiben die Siliziumtechnologie sowohl im Niederspannungsbereich als auch in der CoolMOS-Technologie immer weiter voran. Die vierte Generation ist am Markt, die jeweils nächste Generation ist in Vorbereitung. In Richtung höchster Wirkungsgrade existieren Konzepte und Topologien, die ausschließlich auf Siliziumschaltern basieren. Aus Kundensicht eröffnen sich also zwei Wege: Einerseits kann er die Leistungsfähigkeit seiner Anwendung in relativ einfachen Topologien mit neuen Halbleitermaterialien wie SiC oder GaN verbessern. Oder er bleibt der Siliziumwelt mit all den über Jahre gewachsenen Strukturen mit qualifizierten Lieferanten und Bauteilen sowie bekannten Beschaffungswegen treu, benötigt dann aber komplexere Topologien.

Also beispielsweise resonante Topologien.

Ja, beispielsweise.

Sehen Sie in absehbarer Zukunft für die Leistungselektronik noch andere Materialien als Silizium, Siliziumkarbid und Galliumnitrid? Vielleicht Diamant?

Diamant sehe ich persönlich nicht als neues Material, weil es extrem schwierig zu bearbeiten ist. Die Forschungen in dieser Richtung existieren schon sehr lange. Ich erinnere mich, dass ein Kollege daran arbeitete, der am gleichen Institut zur gleichen Zeit wie ich promovierte, also Anfang der 1990er Jahre. Und bis heute, also über zwanzig Jahre später, hat sich Diamant nicht als Halbleitermaterial etabliert. Ich glaube, dass der Performancesprung mit SiC und GaN – Faktor zehn in der gespeicherten Ladung – eine gute Grundlage bildet, die Leistungselektronik in eine neue Ära zu führen.

Nachdem die Mikroelektronik in Asien sowie in den USA über Jahre hinweg mit Milliardensubventionen aufgepäppelt wurde, hat nun auch die Bundesregierung 1,7 Milliarden Euro Fördergelder für die deutsche Mikroelektronik bewilligt. Wie sehen Sie die Zukunft der Halbleiterei »made in Germany« bzw. Europe?

Die Entscheidung der Bundesregierung ist richtig. Die Förderung wird Milliarden­investitionen, die sonst nach Asien gegangen wären, nach Deutschland lenken. Das ist nicht nur für die Mikroelektronik­industrie gut, sondern auch für unsere Kunden in Deutschland. So schaffen wir hier die »kritische Masse« für Innovationen und weltweite Wettbewerbsfähigkeit. Ich denke, dass wir uns eine Spitzenstellung erarbeitet haben. Und diese gilt es in jedem Fall zu sichern und gegebenenfalls weiter auszubauen.

Herr Dr. Deboy, herzlichen Dank für das Gespräch.

Das Interview führte Ralf Higgelke.

Weiterführende Literatur

Paper zur Erfindung des Super­junction-MOSFETs
[1] S. Shirota and S. Kaneda, »New type of varactor diode consisting of multilayer p-n junctions«, Journal of Applied Physics, Dec. 1978, p.6012-6019
[2] D. J. Coe, Europe patent 0053854, 1982
[3] D. J. Coe, »High voltage semiconductor device«, U.S. Patent 4 754 310, 1988.
[4] X. B. Chen, »Semiconductor power devices with alternating conductivity«, U.S. Patent 5 216 275, 1993.
[5] J. Tihanyi, U.S. Patent 5438215, 1995
[6] T. Fujihira, Japan Patent 9701201.1, 1997
[7] F. Udrea »3D-Resurf devices«, U.S patent 611 289, 1998
Frühe Paper
[8] T. Fujihira, »Simulated Superior Performances of Semiconductor Superjunction Devices«, in Proc. ISPSD’98, 1998, pp.423.
[9] F. Udrea et al., »The 3D RESURF double gate MOSFET: a revolutionary power device concept«, IEEE Electron Device Letters 1998; 34(8): 808-10.
[10] G. Deboy et al., »A new genera­ti­on of high voltage MOSFETs breaks the circuit line of Silicon«, Tech. Dig., IEDM-IEEE, p. 683, 1998.
[11] L. Lorenz et al., »CoolMOS - a new approach towards system miniaturization and energy saving« in Proc. IAC, 2000, pp.2974.
[12] M. Saggio et al., »MDmesh: innovative technology for high voltage PowerMOSFETs«, in Proc. ISPSD’00, 2000, pp.65.
Sonstige
[13] G. Deboy, »Advanced silicon devices: Applications & Trends«, SEMICON Europa, Oct 2016