Oki Electric Industry Co., Ltd. en collaboration avec Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. a annoncé le développement réussi d'une technologie qui utilise la technologie CFB (crystal film bonding) d'OKI pour décoller uniquement la couche fonctionnelle GaN (nitrure de gallium) du substrat QST (Qromis Substrate Technology) amélioré unique de Shin-Etsu Chemical et la coller sur un substrat d'un autre matériau. Cette technologie permet la conduction verticale du GaN et devrait contribuer à la réalisation et à la commercialisation de dispositifs de puissance verticaux en GaN capables de contrôler des courants importants. Les deux entreprises poursuivront leur collaboration afin de mettre au point des dispositifs de puissance verticaux en GaN qui pourront être mis en œuvre dans la société en s'associant avec des entreprises qui fabriquent ces dispositifs.

Les dispositifs GaN attirent l'attention en tant que dispositifs de la prochaine génération combinant des caractéristiques élevées et une faible consommation d'énergie, tels que les dispositifs de puissance qui nécessitent des tensions de claquage élevées de 1800 volts ou plus, les dispositifs à haute fréquence pour Beyond5G et les écrans micro-LED à haute luminosité. En particulier, les dispositifs de puissance verticaux en GaN devraient connaître une croissance significative de la demande en tant que dispositifs susceptibles d'améliorer les performances de base des véhicules électriques en leur conférant une plus grande autonomie et des temps d'alimentation plus courts. Cependant, deux défis majeurs entravent la mise en œuvre sociale des dispositifs de puissance verticaux en GaN : le diamètre des plaquettes doit être augmenté pour améliorer la productivité et la conductivité verticale doit être réalisée pour permettre le contrôle d'un courant important.

Le coefficient de dilatation thermique du substrat QST de Shin-Etsu Chemical est équivalent à celui du GaN. Il peut supprimer les déformations et les fissures. Cette caractéristique permet la croissance cristalline de films de GaN épais avec des tensions de claquage élevées, même sur des plaquettes de plus de 8 pouces, ce qui permet la production de plaquettes de plus grand diamètre.

D'autre part, la technologie CFB d'OKI peut décoller uniquement la couche fonctionnelle GaN du substrat QST tout en conservant des caractéristiques de dispositif élevées. La couche tampon isolante nécessaire à la croissance des cristaux de GaN peut être retirée et collée à divers substrats par l'intermédiaire d'électrodes métalliques qui permettent un contact ohmique. La liaison de ces couches fonctionnelles à un substrat conducteur à forte dissipation thermique permettra à la fois une forte dissipation thermique et une conductivité verticale.

Les technologies combinées de Shin-Etsu Chemical et d'OKI permettent ainsi de relever les deux grands défis susmentionnés et ouvrent la voie à la mise en œuvre sociale des dispositifs de puissance verticaux en GaN.