Europäische Lieferkette für leistungsstarke Raumelektronik
GaN-basierte Strom-Mikrowellengeräte haben sich zur bevorzugten Technologie für einen zuverlässigen Betrieb in der rauen Weltraumumgebung entwickelt. Halbisolierendes SiC ist das am besten geeignete Substrat für diese Vorrichtungen, die mit anderen Halbleitermaterialien schwer zu realisieren sind. Aufgrund des Mangels an einer industriellen Produktionskapazität für SiC-Substrate, war die Europäische Weltraumorganisation (ESA) - bis jetzt - für die Versorgung mit GaN-basierten Komponenten und Systemen auf die Vereinigten Staaten angewiesen. Die EU finanziert das dreijährige Projekt EUSIC (High quality European GaN-wafer on SiC substrates for space applications), das sich das Ziel gesetzt hat, eine rein europäische Lieferkette für GaN-Technologie zu etablieren. Im Rahmen dieses Projekts entwickelten die Forscher Verfahren zur Herstellung hochwertiger halbisolierender 3-Zoll-SiC-Substrate, die den importierten Gegenstücken aus außereuropäischen Quellen überlegen sein sollten. EUSIC brachte alle verschiedenen Teile der Lieferkette zusammen: einen Substrathersteller, Anlagen für das Epitaxiewachstum und eine Gießerei für monolithische integrierte Mikrowellenschaltkreise. Der kollaborative Charakter des Projekts beschleunigte die Entwicklungsaktivitäten in den Bereichen Kristallwachstum, Wafering, Epitaxiewachstum und Integration von Transistorkomponenten. Ein Transistor mit hoher Elektronenmobilität wurde schließlich durch metallorganische chemische Dampfabscheidung auf den in Europa erzeugten halbisolierenden SiC-Substraten zusammengebaut. Die Struktur bestand aus einem isolierenden Puffer und einer 22 nm dicken Barriereschicht mit nominell 18% Aluminium und 82% Gallium sowie einer 3 nm dicken GaN-Kappe. Zahlreiche Tests der elektrischen, morphologischen und strukturellen Eigenschaften bestätigten die sehr hohe Qualität der halbisolierenden 3-Zoll-SiC-Substrate im Vergleich zu gebenchmarkten 3-Zoll-SiC-Substraten. Auch die Transistorausgangsleistungsparameter der Geräte auf SiC-Substraten stellten sich auf kommerziellen Referenz-Substraten hergestellten Geräten gegenüber als überlegen heraus. Die neue Lieferkette für integrierte Schaltungen, die mittels GaN auf SiC-Substraten hergestellt werden, soll die Innovation zu in Europa hergestellten Systemen für Kommunikations- und Fernerkundungssatelliten ankurbeln. Auf diese Weise werden die Arbeiten von EUSIC die Wettbewerbsposition Europas in Forschung und Innovation verbessern.
Schlüsselbegriffe
Galliumnitrid, Raumfahrtanwendungen, SiC-Substrate, Transistoren, EUSIC, halbisolierenden
