Oki Electric Industry Co., Ltd., en colaboración con Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., ha anunciado el desarrollo con éxito de una tecnología que utiliza la tecnología CFB (unión de películas de cristal) de OKI para levantar únicamente la capa funcional de GaN (nitruro de galio) del sustrato QST (tecnología de sustrato Qromis) de Shin-Etsu Chemical, mejorado de forma única, y unirla a un sustrato de material diferente. Esta tecnología permite la conducción vertical del GaN y se espera que contribuya a la realización y comercialización de dispositivos verticales de potencia de GaN capaces de controlar grandes corrientes. Las dos empresas seguirán colaborando para desarrollar dispositivos de potencia verticales de GaN que puedan implantarse en la sociedad, asociándose con empresas que fabriquen estos dispositivos.

Los dispositivos GaN están atrayendo la atención como dispositivos de próxima generación que combinan altas características de dispositivo con bajo consumo de energía, como los dispositivos de potencia que requieren altos voltajes de ruptura de 1800 voltios o más, dispositivos de alta frecuencia para Beyond5G y pantallas micro-LED de alto brillo. En particular, se espera que los dispositivos de potencia GaN verticales logren un crecimiento significativo de la demanda como dispositivos que pueden mejorar el rendimiento básico de los vehículos eléctricos dotándoles de rangos de conducción ampliados y tiempos de suministro de energía acortados. Sin embargo, hay dos grandes retos que dificultan la implantación social de los dispositivos de potencia verticales de GaN: hay que aumentar el diámetro de las obleas para mejorar la productividad y conseguir una conductividad vertical que permita un gran control de la corriente.

El coeficiente de dilatación térmica del sustrato QST de Shin-Etsu Chemical es equivalente al del GaN. Puede suprimir el alabeo y el agrietamiento. Esta característica permite el crecimiento cristalino de películas gruesas de GaN con altos voltajes de ruptura incluso en obleas de más de 8 pulgadas, permitiendo así la producción de obleas con diámetros mayores.

Por otro lado, la tecnología CFB de OKI puede levantar únicamente la capa funcional de GaN del sustrato QST manteniendo unas características de dispositivo elevadas. La capa tampón aislante necesaria para el crecimiento del cristal de GaN puede retirarse y adherirse a diversos sustratos mediante electrodos metálicos que permiten el contacto óhmico. La unión de estas capas funcionales a un sustrato conductor con alta disipación de calor permitirá tanto una alta disipación de calor como una conductividad vertical.

De este modo, las tecnologías combinadas de Shin-Etsu Chemical y OKI resuelven los dos grandes retos anteriores, allanando el camino para la implantación social de los dispositivos de potencia verticales de GaN.