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Leistungselektronische Bauelemente mit Wide-Bandgap-Halbleitern

Wir haben einen GaN-Bauelementprozess für leistungselektronische Transistoren und Halbbrücken entwickelt und betreiben eine Prozesstechnologie für selbstsperrende laterale 650 V GaN-Schalttransistoren.

Foto eines 4-Zoll GaN-auf-Si-Wafer mit selbstsperrenden 650 V/70 mOhm Schalttransistoren
4-Zoll GaN-auf-Si-Wafer mit selbstsperrenden 650 V/70 mOhm Schalttransistoren
Mehrere Rasterelektronen-Mikroskopaufnahmen von integrierten Halbbrückenstrukturen während der Chipfertigung
Rasterelektronen-Mikroskopaufnahmen von integrierten Halbbrückenstrukturen während der Chipfertigung
REM-Aufnahmen von p-GaN Gate-Strukturen für selbstsperrende GaN Transistoren. Die Aufsicht links zeigt ein Gate mit ohmschem Kontaktmetall und der Querschnitt rechts ein Gate mit selbstjustiertem Schottky-typ Gatemetall.
REM-Aufnahmen von p-GaN Gate-Strukturen für selbstsperrende GaN Transistoren. Die Aufsicht links zeigt ein Gate mit ohmschem Kontaktmetall und der Querschnitt rechts ein Gate mit selbstjustiertem Schottky-typ Gatemetall.
Transistortechnologie am Beispiel einer Halbbrückenstruktur
Transistortechnologie am Beispiel einer Halbbrückenstruktur

Durch ein p-GaN-Gatemodul werden die intrinsisch selbstleitenden GaN-Transistoren in selbstsperrende Bauelemente umgewandelt. Dabei setzen wir p-GaN-Gates mit ohmschen Gatekontakten oder mit Schottky-Typ-Gatekontakten ein. Die Transistoren prozessieren wir auf 4-Zoll GaN-auf-Si- oder GaN-auf-SiC-Wafern mittels i-line Stepperlithografie. Die größten Transistoren der 650 V Klasse haben um die 60 mOhm Einschaltwiderstand und schalten Ströme von typischerweise 10 - 20 A.

Zwei Hochstrom-Metallebenen aus 5 µm dickem galvanisch abgeschiedenem Gold ermöglichen zusätzlich zu diskreten Schalttransistoren einen monolithischen Aufbau von besonders kompakten Halbbrückenstrukturen. Als hochspannungsfestes Dielektrikum setzen wir Benzocyclobutene (BCB) ein, mit dem wir auch die GaN-Chips final verkapseln. Vias in den SiN- und BCB-Schichten verbinden die einzelnen Metallebenen elektrisch miteinander.

Diese Technologieplattform bildet auch die Basis zur Entwicklung der AlN-basierten Transistortechnologie für Spannungen bis 1200 V.

Ausgewählte Publikationen