Imec 啟動了一項新的開放式創(chuàng)新計劃，專注于用于低壓和高壓電力電子的 300mm GaN 技術。該計劃旨在提高氮化鎵器件性能，同時降低制造成本，標志著功率半導體行業(yè)向前邁出了重要一步。

對于eeNews Europe的讀者來說，尤其是電力電子、半導體和代工生態(tài)系統(tǒng)的讀者，這一發(fā)展凸顯了向300毫米氮化鎵晶圓加工的關鍵轉變，這可能會加速氮化鎵在汽車、數(shù)據(jù)中心和可再生能源應用中的采用。

將氮化鎵擴展到 300 毫米，以提高性能和成本效益

300mm GaN 計劃是 imec GaN 電力電子行業(yè)聯(lián)盟計劃 （IIAP） 的一部分，匯集了主要參與者 AIXTRON、GlobalFoundries、KLA Corporation、Synopsys 和 Veeco 作為首批合作伙伴。此次合作將專注于開發(fā)與 300 毫米晶圓兼容的 GaN 外延生長和高電子遷移率晶體管 （HEMT） 工藝流程。

AIXTRON愛思強的300mm硅基氮化氮化硅晶圓在KLA公司的8系列/CIRCLTM工具上進行檢測，經(jīng)過imec的p-GaN蝕刻（來源：imec）。

“過渡到 300 毫米晶圓的好處不僅僅是擴大生產(chǎn)規(guī)模和降低制造成本，”imec 氮化鎵電力電子項目研究員兼項目總監(jiān) Stefaan Decoutere 說。“我們兼容 CMOS 的 GaN 技術現(xiàn)在可以使用 300 毫米最先進的設備，這將使我們能夠開發(fā)更先進的基于 GaN 的功率器件。例如，用于負載點轉換器的激進擴展低壓 p-GaN 柵極 HEMT，支持 CPU 和 GPU 的節(jié)能配電。

從 200 毫米晶圓轉向 300 毫米晶圓可實現(xiàn)更高的吞吐量、更好的均勻性以及與現(xiàn)有 CMOS 基礎設施的兼容性——這是降低成本和實現(xiàn)與其他技術集成的關鍵。新軌道建立在imec的200毫米氮化鎵專業(yè)知識之上，旨在為低壓和高壓應用建立一個300毫米基線平臺。

構建 300mm GaN 生態(tài)系統(tǒng)

初步工作將側重于在低壓（100 V及以上）功率器件的300mm Si（111）襯底上開發(fā)橫向p-GaN HEMT技術，解決p-GaN蝕刻和歐姆觸點形成等工藝步驟。下一階段的目標是使用具有多晶 AlN 內(nèi)核的 CMOS 兼容工程基板進行高壓（650 V 及以上）GaN-on-QST? 開發(fā)。

同時，隨著程序擴展到 300 毫米，對晶圓彎曲和機械強度的控制是一個主要問題。Imec 預計到 2025 年底，其潔凈室將擁有完整的 300 毫米 GaN 功能。

用于 300mm 基板上的 GaN HEMT 的開發(fā)掩模集（來源：Imec）。

Decoutere補充道：“300毫米氮化鎵開發(fā)的成功還取決于建立強大的生態(tài)系統(tǒng)并共同推動從300毫米氮化鎵增長和工藝集成到封裝解決方案的創(chuàng)新的能力。因此，我們很高興地宣布AIXTRON愛思強、GlobalFoundries、KLA Corporation、Synopsys和Veeco成為我們300mmGaN開放研發(fā)計劃軌道的首批合作伙伴，并希望盡快歡迎更多合作伙伴。

通過匯集領先的設備和設計公司，imec 旨在加速 GaN 功率器件向大規(guī)模、經(jīng)濟高效的制造過渡，為跨行業(yè)更高效、更緊湊和更可持續(xù)的電子產(chǎn)品鋪平道路。