Imec
Neues 300-mm-GaN-Programm für Low- und High-Voltage-Anwendungen
Das imec hat ein neues 300-mm-GaN-Programm gestartet, um fortschrittliche Leistungshalbleitr zu entwickeln und die Fertigungskosten zu senken. Erste Partner dieses Programms sind Aixtron, GlobalFoundries, KLA, Synopsys und Veeco.
Dieses neue Programm ist Teil des Industriepartnerschaftsprogramms (IIAP) vom imec für GaN-Leistungselektronik. Es wurde initiiert, um 300-mm-GaN-Epitaxie-Prozesse sowie Prozessabläufe für GaN-HEMTs (High Electron Mobility Transistor) mit niedriger und hoher Spannung zu entwickeln. Die Nutzung von 300-mm-Substraten wird nicht nur die Herstellungskosten für GaN-Bausteine senken, sondern auch die Entwicklung fortschrittlicherer Leistungselektronikbauelemente ermöglichen, wie beispielsweise effiziente Niederspannungs-PoL-Wandler (PoL: Point-of-Load) für CPUs und GPUs.
Derzeit stehen überwiegend 200-mm-Kapazitäten zur Verfügung. Mit dem Start seines 300-mm-GaN-Programms geht das imec nun den nächsten Schritt und baut dabei auf seinem 200-mm-Know-how auf. Stefaan Decoutere, Fellow und Programmdirektor des GaN-Leistungselektronikprogramms bei imec, erklärt: »Die Vorteile des Wechsels auf 300-mm-Wafer gehen weit über die Produktionsskalierung und Kostensenkung hinaus. Unsere CMOS-kompatible GaN-Technologie erhält nun Zugang zu modernsten 300-mm-Equipment, mit dem wir fortschrittlichere GaN-basierte Leistungsbausteine entwickeln können. Beispiele hierfür sind aggressiv skalierte Low-Voltage-p-GaN-Gate-HEMTs für den Einsatz in PoL-Wandlern, die eine energieeffiziente Leistungsversorgung für CPUs und GPUs ermöglichen.«
Im Rahmen des 300-mm-GaN-Programms wird zunächst eine grundlegende Technologieplattform für laterale p-GaN-HEMTs für Niederspannungsanwendungen (100 V und darüber) etabliert, die auf 300 mm Si(111)-Substraten basiert. Zu diesem Zweck werden derzeit Prozessmodule entwickelt, deren Schwerpunkt auf der p-GaN-Ätzung und der Bildung ohmscher Kontakte liegt. Später sollen dann Hochspannungsanwendungen hinzukommen. Für 650 V und höher werden 300-mm-Substrate in semi-spec-Qualität und CMOS-kompatible QST-Substrate (ein Material mit polykristallinem AlN-Kern) verwendet. Während der Entwicklung stehen die Kontrolle der Verformung der 300-mm-Wafer und ihre mechanische Festigkeit im Vordergrund.
Der Start des 300-mm-GaN-Programms erfolgt nach erfolgreichen Tests zur Handhabung von 300-mm-Wafern und der Entwicklung von entsprechenden Maskensätzen. Das imec geht davon aus, dass bis Ende 2025 die vollständige 300-mm-Infrastruktur in seinem 300-mm-Reinraum installiert sein wird. »Der Erfolg der 300-mm-GaN-Entwicklung hängt auch von der Fähigkeit ab, ein robustes Ökosystem aufzubauen und gemeinsam Innovationen voranzutreiben, von der 300-mm-GaN-Herstellung und Prozessintegration bis hin zu Packaging-Lösungen«, fügt Decoutere hinzu. »Wir freuen uns daher, AIXTRON, GlobalFoundries, KLA Corporation, Synopsys und Veeco als erste Partner in unserem offenen F&E-Programm für 300-mm-GaN bekannt zu geben und hoffen, bald weitere Partner begrüßen zu können. Denn die Entwicklung fortschrittlicher GaN-Leistungselektronik erfordert eine enge Verzahnung zwischen Design, Epitaxie, Prozessintegration und Anwendungen – eine Verzahnung, die sich für unsere Pionierarbeit mit 200-mm-GaN als entscheidend erwiesen hat.«
