Imec groeit GaN-transistors op siliciumwafer

Onderzoekers van Imec hebben galliumnitride-transistors met hoge elektronmobiliteit (HEMT) gegroeid op een siliciumwafer van 150 millimeter. Het proces opent de deuren naar goedkope GaN-schakelingen voor efficiënte systemen met hoge vermogens die verder gaan dan met siliciumelektronica mogelijk is. Galliumnitride heeft goede eigenschappen voor lage ruis, hoge frequenties en hoge temperaturen, zelfs in ruwe omgevingen met bijvoorbeeld veel straling. Het kan het werkterrein van vastestofschakelingen flink uitbreiden.

Tot nu toe was het wetenschappers niet gelukt om hoogkwalitatieve epitaxiale GaN-lagen op silicium te groeien. De atoomroosters passen niet goed op elkaar en de thermische-expansiecoëfficiënten van de materialen wijken te veel van elkaar af. Imec loste dit probleem op door een bufferlaag van AlGaN te introduceren. Dit vermindert de spanning in de GaN-toplaag en zorgt voor betere HEMT-schakelingen.

Door het ontbreken van commerciële GaN-substraten groeien researchers GaN-heterostructuren op dit moment op saffier of siliciumcarbide (SiC). Gewone siliciumplakken zijn echter veel aantrekkelijker omdat ze groter en goedkoper zijn, in grote volumes beschikbaar zijn en een betere thermische geleiding hebben.