Shin-Etsu Chemical Co. Ltd. (Hauptsitz: Tokio; President: Yasuhiko Saitoh) hat festgestellt, dass das QST®-Substrat (Qromis Substrate Technology)*1 ein wesentliches Material für die gesellschaftliche Umsetzung leistungsstarker, energieeffizienter GaN-Leistungsbauelemente (Galliumnitrid) ist, deshalb will das Unternehmen die Entwicklung und Markteinführung dieser Produkte fördern.

Da das QST®-Substrat den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) wie GaN hat, ermöglicht es die Unterdrückung von Verzug und Rissen in der GaN-Epitaxieschicht und damit ein qualitativ hochwertiges, dickes GaN-Epitaxiewachstum mit großen Durchmessern. Diese Eigenschaften werden voraussichtlich bei Leistungsbauelementen und HF-Geräten (5G und darüber hinaus) eingesetzt, die in den letzten Jahren ein rasantes Wachstum verzeichnet haben, sowie in Bereichen wie die Entwicklung von MicroLEDs für MicroLED-Displays.

Neben dem Verkauf von QST®-Substraten wird Shin-Etsu Chemical auf Kundenwunsch auch auf GaN gewachsene QST®-Substrate vermarkten. Derzeit haben wir eine Reihe von Substraten mit 6- und 8-Zoll-Durchmessern im Angebot, und wir arbeiten an Substraten mit 12-Zoll-Durchmessern. Seit 2021 werden für die jeweiligen Anwendungen für Leistungsbauelemente, HF-Bauelemente und LEDs die Musterevaluierung und die Bauelemententwicklung mit zahlreichen Kunden in Japan und auf globalem Niveau fortgesetzt. Im Augenblick wird eine kontinuierliche Evaluierung von Bauelementen im großen Bereich von 650 V bis 1800 V durchgeführt, insbesondere von Leistungsbauelementen.

Bislang hat Shin-Etsu Chemical laufend zahlreiche Verbesserungen an seinen QST®-Substraten vorgenommen. Ein Beispiel dafür ist die deutliche Verringerung von Defekten, die durch den Klebeprozess entstehen, damit hochwertige QST®-Substraten geliefert werden können. Darüber hinaus haben wir für die von vielen Kunden geforderten, dickeren GaN-Schichten die Lieferung von Template-Substraten mit optimierten Pufferschichten gefördert, damit unsere Kunden ein stabiles Epitaxiewachstum mit einer Dicke von mehr als 10 μm erzielen können. Zudem wurde über verschiedene erfolgreiche Ergebnisse berichtet, darunter das Erreichen eines Dickschicht-GaN-Wachstums von mehr als 20 μm unter Verwendung von QST®-Substraten und der 1800-V-Durchbruchspannung*2 in Leistungsbauteilen.

Außerdem Shin-Etsu Chemical und Oki Electric Industry Co. Ltd. die gemeinsame Entwicklung einer Technologie gelungen, um GaN von QST®-Substraten abzutragen und mithilfe der Crystal Film Bonding (CFB)*3-Technologie auf Substrate aus verschiedenen Materialien aufzubringen. Bisher waren die meisten GaN-Leistungsbauelemente laterale Bauelemente, die CFB-Technologie hingegen macht sich die Eigenschaften von QST®-Substraten zunutze, um vertikale Leistungsbauelemente zu erzeugen, die große Ströme kontrollieren können. Dazu trägt die Technologie eine dicke Schicht aus hochwertigem GaN von einem isolierenden QST®-Substrat ab. Shin-Etsu Chemical wird Herstellern von GaN-Bauelemente QST®-Substrate oder auf GaN gewachsene QST®-Substrate liefern, und Oki Electric Industry wird seine CFB-Technologie durch Partnerschaften oder Lizenzvergabe zur Verfügung stellen. Auf diese Weise hoffen die beiden Unternehmen, einen Beitrag zur Weiterentwicklung der vertikalen Leistungsbauelemente zu leisten.

Basierend auf diesen Entwicklungsergebnissen und auf Anfragen von Kunden zur Geschäftslage wird Shin-Etsu Chemical seine Produktion weiter steigern, um die Nachfrage der Kunden zu befriedigen.

Shin-Etsu Chemical will zur Verwirklichung einer nachhaltigen Gesellschaft beitragen, die Energie effizient nutzen kann. Dazu fördert das Unternehmen die gesellschaftliche Umsetzung von GaN-Bauelementen, die über Eigenschaften verfügen, die für die künftige Gesellschaft unerlässlich sind.

Shin-Etsu Chemical wird auf der SEMICON Taiwan, die vom 6. bis 8. September 2023 in Taiwan stattfindet, eine Präsentation über die Fortschritte bei der Entwicklung dieses Produkts halten.

*1: Ein QST®-Substrat ist ein Substrat aus Verbundwerkstoff, das von Qromis, Inc. (Hauptsitz: Santa Clara, Kalifornien; CEO Cem Basceri) exklusiv für das GaN-Wachstum entwickelt und 2019 an Shin-Etsu Chemical lizenziert wurde. QST® ist eine eingetragene Marke von Qromis, Inc. in den Vereinigten Staaten (Registrierungsnummer 5277631).

*2: Beachten Sie bitte die folgende IMEC-Mitteilung (April 2021).
https://www.imec-int.com/en/press/imec-and-aixtron-demonstrate-200-mm-gan-epitaxy-aix-g5-c-1200v-applications-breakdown-excess

*3: Die CFB-Technologie ist eine Technologie zum Abtragen von GaN-Epitaxieschichten von Substraten und ist eine eingetragene Marke von Oki Electric Industry.

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