Imec claimt GaN-doorbraak

Op de IEDM-conferentie in Baltimore presenteert Imec deze week een Fet-architectuur voor vermogenstransistoren gebaseerd op een dubbele heterostructuur van galliumnitride op een silicium substraat. De schakelaars lekken maar nauwelijks stroom en hebben een hoog breakdown-voltage van 980 volt. Daardoor blijft het vermogensverlies beperkt. Met een low dynamic specific on-resistance van 3,5 milliwatt per vierkante centimeter presteert de schakelaar in het state of the art-segment, zegt Imec, en dat biedt perspectieven op commerciële toepassingen.

Traditioneel zijn vermogenstransistoren gemaakt van Mosfet-structuren op ordinair silicium. Dit materiaal heeft echter zijn intrinsieke limieten bereikt voor deze toepassing. Galliumnitride wordt gezien als een goede kandidaat om silicium in dit halfgeleidersegment op te volgen, maar het is nogal duur. Om de kosten te beperken, kan galliumnitride in dunne laagjes op een goedkoop substraat worden gelegd, zoals silicium. Daarbij zijn er vaak ook bufferlagen nodig om verschillen in kristalroosters op te vangen en optimale elektrische prestaties te behalen. Een  ’stapel‘ van laagjes heet een heterostructuur. Imecs heterostructuur bestaat uit een silicium substraat met daarop achtereenvolgens siliciumnitride, aluminiumgalliumnitride, galliumnitride en nogmaals aluminiumgalliumnitride.

Imec maakte van het onderzoek naar galliumnitride devices eerder dit jaar een speerpunt. Eerder had het Leuvense onderzoeksinstituut al succes geboekt in de depositie van het materiaal op 200-millimeterwafers. PvG