imec启动300mm GaN项目，开发先进功率器件并降低制造成本

当地时间10月6日，全球领先的纳米电子和数字技术研究和创新中心——比利时微电子研究中心（imec）宣布，欢迎 AIXTRON、GlobalFoundries、KLA Corporation、Synopsys 和 Veeco 成为其 300 毫米氮化镓 （GaN） 低压和高压电力电子应用开放式创新计划轨道的首批合作伙伴。

△AIXTRON（爱思强）的300mm硅基氮化镓晶圆，在imec进行p-GaN蚀刻后，在KLA公司的8系列/CIRCLTM工具上进行检查。

据介绍，该项目是imec关于GaN电力电子的工业附属计划（IIAP）的一部分，旨在开发300mm GaN外延生长，以及低压和高压GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）工艺流程。使用300mm衬底不仅可以降低GaN器件的制造成本，还可以开发更先进的电力电子器件，例如用于CPU和GPU的高效低压负载点转换器。

最近市场推出的基于GaN的快速电池充电器凸显了GaN技术在电力电子应用中的潜力。在GaN外延增长、GaN器件和集成电路制造、可靠性和稳健性以及系统级优化方面取得的持续进展的支持下，氮化镓技术有望实现新一代电力电子产品。与硅基解决方案相比，这些解决方案将以更小的外形尺寸、更轻的重量和卓越的能量转换效率进入市场。例如，用于汽车应用的车载充电器和DC/DC转换器、太阳能电池板的逆变器以及用于电信和人工智能数据中心的配电系统——基于氮化镓的构建块为社会的整体脱碳、电气化和数字化做出了贡献。

GaN技术发展的一个显着趋势是向更大的晶圆直径转变，现在的尺寸大多在 200 毫米。imec 正在其 200 毫米专业知识的基础上迈出下一步，推出 300 毫米GaN项目。imec 氮化镓电力电子项目研究员兼项目总监 Stefaan Decoutere 表示：“过渡到 300 毫米晶圆的好处不仅仅是扩大生产规模和降低制造成本。我们兼容 CMOS 的 GaN 技术现在可以使用 300 毫米最先进的设备，这将使我们能够开发更先进的基于 GaN 的功率器件。例如，用于负载点转换器的激进扩展低压 p-GaN 栅极 HEMT，支持 CPU 和 GPU 的节能配电。”

作为 300mm GaN 计划的一部分，将首先使用 300mm Si作为衬底，为低压应用（100V 及以上）建立基线横向 p-GaN HEMT 技术平台。为此，以 p-GaN 蚀刻和欧姆触点形成为中心的工艺模块工作正在进行中。后来，高压应用成为目标。对于 650V 及以上，开发将使用 300mm 半规格和 CMOS 兼容的 QST® 工程基板（一种具有多晶 AlN 磁芯的材料）。在开发过程中，对 300 毫米晶圆弓形及其机械强度的控制是首要关注的问题。

300mm GaN 计划是在成功的 300mm 晶圆处理测试和掩模组开发之后推出的。imec 预计到 2025 年底，其洁净室将安装完整的 300 毫米GaN生产线。Stefaan Decoutere补充道：“300毫米GaN开发的成功还取决于建立强大的生态系统并共同推动从300毫米GaN增长和工艺集成到封装解决方案的创新的能力。“因此，我们很高兴地宣布AIXTRON爱思强、GlobalFoundries、KLA Corporation、Synopsys和Veeco成为我们300mm GaN开放研发计划的首批合作伙伴，并希望尽快欢迎更多合作伙伴。因为开发先进的GaN电力电子器件需要设计、外延、工艺集成和应用之间的紧密耦合——事实证明，这种耦合对于我们在 200 毫米GaN方面的开创性工作至关重要。”

编辑：芯智讯-林子  来源：imec