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为GaN(氮化镓)功率器件真正的社会应用,进一步推进QST®基板事业


2023.09.05

信越化学工业株式会社(总公司:东京,社长齐藤恭彦,以下简称“信越化学”)将QST®基板※1视为GaN功率器件的社会应用所不可或缺的材料,拟大力推进其开发与产品上市。

QST®基板与GaN的热膨胀系数相当,可抑制外延层的翘曲和开裂,是一种可在大口径范围内实现高质量厚膜GaN外延生长的基板材料。利用这一特长,可期待在近年显著增长的功率器件、RF设备(5G及5G以后)、微型LED显示屏用微型LED生长基板等产品中加以应用。

信越化学不仅从事QST®基板的销售,还根据客户要求销售生长有GaN的外延基板。就口径而言,目前的产品阵容包括6英寸、8英寸,在此基础上,还有效发挥有利于大口径化的材料特性,积极致力于12英寸的开发。与此同时,从2021年起,信越化学不断通过日本国内外的众多客户持续进行功率器件、高频器件和LED的样品评估以及器件的开发。特别是针对功率器件,一直在对650至1800 V这一大范围内的器件进行持续性评估。

迄今为止,信越化学已对QST®基板进行了多项改进。其中一个具体的例子就是大大改善了由贴合工艺导致的缺陷,从而使高质量QST®基板的供应成为可能。我们还根据众多客户的要求,推动提供具有最佳缓冲层的模板基板,以实现GaN生长的厚膜化。其结果是,现已稳定实现超过10 µm的外延生长。此外据报告,还取得了包括利用QST®基板达成了超过20 µm的厚膜GaN生长、以及在功率器件中实现了1800 V击穿电压※2等各种各样的成果。

此外,信越化学与冲电气工业株式会社(总公司:东京,社长:森孝广,以下简称OKI)合作,成功开发出从QST®基板剥离GaN并通过晶体膜键合(CFB)技术※3,将其键合在异材料基板上的技术。迄今为止,水平GaN功率器件一直是主流,但CFB技术利用QST®基板的特性,通过从绝缘QST®基板上剥离形成了厚膜的高质量GaN,实现了可控制大电流的垂直功率器件(见下图)。面向生产GaN器件的顾客,两家公司希望由信越化学提供QST®基板或外延基板,由冲电气通过合作及授权提供CFB技术,共同为垂直功率器件的发展做出贡献。

我们将基于迄今为止的开发成果以及来自顾客的咨询情况,继续增加生产,竭力满足顾客的需求。

GaN器件兼具今后社会所不可或缺的特性。信越化学将通过进一步促进其社会应用,为实现高效利用能源的可持续社会做出贡献。

此外,我们将在2023年9月6-8日于台湾举办的“台湾半导体展览会”上,发布本产品的进展情况。

*1:QST®基板是一种专门用于GaN生长的复合材料基板,由Qromis公司(美国加利福尼亚州,首席执行官Cem Visceri)开发,并于2019年授权给信越化学。QST®是Qromis公司拥有的美国商标(注册号5277631)。

*2:请参考以下的imec新闻稿(2021年4月)
https://www.imec-int.com/en/press/imec-and-aixtron-demonstrate-200-mm-gan-epitaxy-aix-g5-c-1200v-applications-breakdown-excess

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