GaN & AlN

Wir entwickeln die HVPE-Züchtung von GaN-Volumenkristallen mit bis 4“ Durchmesser. Der Prozess wird in Richtung auf ein hohes gleichmäßiges V/III-Verhältnis entlang der wachsenden Grenzfläche optimiert, indem in-situ-Prozessdaten, ex-situ-bestimmte Kristalleigenschaften mit Ergebnissen aus der numerischen Modellierung des Wachstumsprozesses verglichen werden. Wir sind Vorreiter bei der PVT-Züchtung von AlN-Kristallen, indem wir unsere einzigartige N-Face-Technologie verwenden. Der Fokus liegt auf einem tieferen Verständnis der Wachstumsmechanismen und dem Upscaling auf 2” Durchmesser. In unserer Wafering-Linie erforschen wir fortschrittliche GaN- und AlN-Kristallpräparationstechnologien für epi-ready Wafer. Diese Wafer werden in unserer F&E-Reinraumlinie verwendet, um darauf Testbauelemente für ein schnelles Feedback zur Materialqualität zu prozessieren.

© Fraunhofer IISB
XRT Aufnahme einer HVPE GaN Probe
© Anja Grabinger / Fraunhofer IISB
AlN Kristall
© Fraunhofer IISB
AlN Wafer

Leistungen

  • Züchtung von GaN- und AlN-Kristallen
  • Epitaxie von AlGaN auf GaN-, AlN- und Saphir-Substraten bis 4” Durchmesser
  • Simulation von Wärme- und Stofftransport des HVPE- und PVT-Prozesses
  • Identifizierung kritischer Bauelementdefekte in Nitriden
  • Charakterisierung von Kristallen und epitaktischen Strukturen:
    • Abbildung ausgedehnter Defekte durch Röntgentopographie
    • Defektselektives Ätzen
    • Kathodolumineszenz
    • Photolumineszenz
    • Raman- und FTIR-Spektroskopie
  • Untersuchung der elektrischen Eigenschaften ausgedehnter Defekte durch leitfähige Rasterkraftmikroskopie und EBIC Messungen und bildgebende Verfahren
© Fraunhofer IISB
Einbau einer GaN Probe in einem speziellen Ofen zum defektselektiven Ätzen
© Fraunhofer IISB
Das Fraunhofer IISB verfügt u.a. über ein Wafering-Labor zum Sägen von GaN- und AlN-Kristallen in Wafer.
© Fraunhofer IISB
Die „epi-ready“-Qualität von GaN- und AlN-Wafern nach dem Schleifen, Polieren und Reinigen wird am IISB durch AlGaN-Epitaxie bei Temperaturen bis zu 1450 ° C kontrolliert.

YESvGaN – Vertikale GaN-Leistungstransistoren in kostengünstiger Technologie

Die Partner im Projekt YESvGaN entwickeln eine neue kostengünstige Wide-Bandgap (WBG)-Leistungstransistor-Technologie, die hocheffiziente leistungselektronische Systeme für Elektromobilität, Industrieantriebe, erneuerbare Energien und Rechenzentren ermöglicht.

Das Hauptziel des Projekts ist die Demonstration innovativer vertikaler Galliumnitrid (GaN)-Leistungstransistoren, die auf einem preisgünstigen Substrat wie Silizium hergestellt werden. Diese sogenannte vertikale Membranarchitektur verbindet die hervorragenden Eigenschaften von GaN als WBG-Leistungstransistor-Material mit den Vorteilen einer vertikalen Architektur hinsichtlich Strom- und Spannungsrobustheit, und das zu Kosten, die mit denen für Silizium-IGBTs vergleichbar sind. YESvGaN addressiert die gesamte Wertschöpfungskette – von Substrat-, Epitaxie-, Prozess- und Verbindungstechnologie bis hin zu Anwendungen in leistungselektronischen Systemen. Im YESvGaN-Konsortium bringen 23 Industrie- und Forschungspartnern aus 7 europäischen Ländern ihre Kompetenz und Erfahrung ein.

Das Fraunhofer IISB trägt entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu YESvGaN bei, unter anderem durch:

  • Analyse von Epitaxieschichtstapeln und Kristalldefekten, Entwicklung innovativer Verfahren zur Messung der elektrischen Eigenschaften von Defekten und dünnen Membranen
  • Definition neuer Prozesse für das Handling von dünnen Membranen beim Packaging und Keramik-Embedding
  • Elektrische Charakterisierung neuartiger Leistungsbauelemente, Entwicklung eines elektrischen Simulationsmodells und Design eines Halbbrücken-Leistungsmoduls

YESvGaN Homepage

Innovative Reliable Nitride based Power Devices and Applications

European Union funded project "InRel-Power"

Kernthemen

Erkunden Sie unsere Aktivitäten in den Bereichen Kristallzüchtung, Epitaxie und Bauelementprozessierung einschließlich Charakterisierung und Modellierung