据德国研究合作伙伴称,一种基于AlN的新型半导体技术可用于电力电子晶体管以及毫米波射频电路,有可能显著降低电能转换和高频传输中的损耗。与氮化镓技术相比,单晶氮化铝晶圆上的器件具有更高的功率密度和效率。它们还显示出更低的动态寄生效应和更高的可靠性。同时,AlN的高导热性使器件具有良好的散热性能。
为了在中期内使AlN技术在工业界能够获得,德国的相关现有活动已合并为一个战略集群。其目的是为基于AlN的技术建立德国价值链,并在这个日益重要的经济领域建立国际领导地位。费迪南德·布劳恩研究所(FBH)、弗劳恩霍夫集成系统和设备技术研究所IISB和III/V-Reclaim PT GmbH公司共同推动这一倡议。
它们涵盖了整个价值链,从使用物理蒸汽传输(PVT)工艺生长AlN晶体开始,到外延就绪AlN晶圆的切片和抛光,以及功能器件层的外延,再到用于电力电子和毫米波应用的晶体管的制造。该联盟首次在德国和欧洲成功展示了AlN器件价值链的实际实施。
为此,在Fraunhofer IISB生长了AlN晶体,并将其切成直径达1.5英寸的AlN晶圆。III/V-Reclaim公司开发了一种用于外延片生产的抛光工艺。然后,在费迪南德-布劳恩研究所将功能外延层应用于这些晶圆,并成功地在它们上加工了AlN/GaN HEMTs。用这些晶圆生产的第一代晶体管已经显示出有前途的电气特性,例如高达2200V的击穿电压和优于SiC以及基于GaN的功率开关器件的功率密度。
与已建立的硅器件相比,在AlN晶圆上成功生产的AlN/GaN HEMTs的导通损耗比硅低三千倍,效率比SiC晶体管高约10倍。这些研究突破得到了德国联邦教育和研究部(BMBF)在ForMikro-LeitBAN和Nitrides-4-6G项目中的资助。