Ultra-Wide-Bandgap-Halbleiter

Erster Aluminiumnitrid-Kristall mit 43 mm Durchmesser

20. September 2022, 15:39 Uhr | Ralf Higgelke

Aluminiumnitrid hat eine größere Bandlücke als Wide-Bandgap-Halbleiter wie Siliziumkarbid und Galliumnitrid. Nun haben Forschende am Fraunhofer IISB einen Aluminiumnitrid-Kristall mit 43 mm Durchmesser in technologierelevanter Qualität gezüchtet.

Aluminiumnitrid ist ein sogenannter Ultra-Wide-Bandgap-Halbleiter (UWBG). Seine Bandlücke beträgt etwa 6 eV, während sie beim Wide-Bandap-Halbleiter Galliumnitrid (GaN) bei 3,4 eV und bei Silizium bei 1,12 eV liegt. Dadurch bietet AlN eine extreme Durchbruchsfeldstärke, wobei die Materialqualität hoch, die Zahl der Kristalldefekte gering und die thermische Leitfähigkeit sehr hoch ist. Aufgrund der besonderen physikalischen Eigenschaften können AlN-basierte Bauelemente für Leistungselektronik eine Performance jenseits der von Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) erreichen. Aluminiumnitrid könnte damit in Zukunft zum wichtigsten UWBG-Halbleiter für die Leistungselektronik werden.

Nun haben Forschende am Fraunhofer IISB einen Aluminiumnitrid-Kristall mit 43 mm Durchmesser in technologierelevanter Qualität gezüchtet. Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts LeitBAN will das Institut bis Ende 2022 einen AlN-Kristall mit 50 mm Durchmesser demonstrieren und entsprechende AlN-Wafer an das Projekt-Konsortium liefern. Dieser Erfolg wurde durch die BMBF-Initiative zur Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) möglich.