硅上的氮化镓(GaN-on-Si)技术目前是用于晶圆直径高达150mm / 6英寸的商用GaN功率开关器件的工业标准平台。IMEC开发了用于200mm / 8英寸晶圆的GaN-on-Si电源技术，以及适用于100V，200V和650V工作电压范围的合格增强型高电子迁移率晶体管(HEMT)和肖特基二极管功率器件，为大批量制造应用。然而，对于超过650V的应用(如电动汽车和可再生能源)，由于GaN / AlGaN之间的CTE不匹配，因此难以将200mm晶圆上的缓冲层厚度进一步增加到更高击穿和低漏电水平所需的水平外延层和硅衬底。
膨胀系数匹配问题解决方法
Qromis公司采用热膨胀系数与GaN/AlGaN外延层热膨胀非常接近的精心设计的200mm CMOS晶圆制作QST衬底，该衬底有望用于900V-1200V器件的缓冲层。QST衬底为实现非常厚的GaN缓冲层提供了路径，包括通过大于100微米厚的快速生长外延层实现自立式和非常低的位错密度GaN衬底。这些特性使得商用垂直GaN功率开关和整流器适用于高电压和高电流应用领域，而目前这些领域主要由Si IGBT、SiC功率场效应晶体管和SiC二极管主导。
此次技术转移成功的重点在于精心选择衬底核心材料以及晶圆光阻层的开发。
合作分工
在这次合作中，Imec和Qromis在200mm QST衬底上开发了增强型p-GaN功率器件特定的GaN外延层。缓冲器生长在Aixtron的G5 + C 200mm大批量制造金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统中。Imec随后将其p-GaN增强模式功率器件技术移植到其硅引线中的200mm GaN-on-QST衬底上，并演示了阈值电压为2.8V的高性能功率器件。
QST公司总裁兼首席执行官Cem Basceri表示：“QST正在为200mm和300mm平台的GaN技术和业务带来革命性的变化，非常高兴通过Qromis、Imec和AIXTRON的尖端技术成功演示了高性能GaN功率器件。”
Imec公司GaN功率技术项目主管Stefaan Decoutere表示：“在Qromis、Imec和AIXTRON的共同努力下，通过使用AIXTRON公司的AIX G5 + C系统，我们将厚的硅基GaN衬底技术无缝移植到标准厚度QST衬底上GaN。”
资金来源
IMEC的研究资金来源于欧洲电子元件与系统领先计划（ECSEL）的资助。