Europejski łańcuchu dostaw elektroniki kosmicznej dużej mocy
Elektryczne urządzenia mikrofalowe oparte na GaN stały się preferowaną technologią, która gwarantuje niezawodne działanie w trudnych warunkach panujących w przestrzeni kosmicznej. Półizolujący SiC stanowi najbardziej odpowiedni materiał podłożowy dla tych urządzeń, które trudno zbudować używając innych materiałów półprzewodnikowych. Wobec braku zdolności produkcyjnej umożliwiającej podjęcie produkcji płytek podkładowych SiC, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) jest dotychczas zależna od Stanów Zjednoczonych w zakresie dostaw komponentów i systemów opartych na GaN. UE sfinansowała trzyletni projekt EUSIC (High quality European GaN-wafer on SiC substrates for space applications) z zamiarem stworzenia w 100% europejskiego łańcucha dostaw technologii GaN. W ramach projektu badacze opracowali procesy produkcji wysokiej jakości półizolujących 3-calowych płytek podkładowych SiC lepszych od tych importowanych ze źródeł pozaeuropejskich. Projekt EUSIC połączył wszystkie poszczególne elementy łańcucha dostaw, producenta płytek podkładowych, komory wzrostu epitaksjalnego i wytwórnię monolitycznych mikrofalowych układów scalonych. Partnerski charakter projektu przyspieszył działania rozwojowe, obejmujące wzrost kryształów, cięcie na wafle, wzrost epitaksjalny i integrację tranzystorów. Tranzystor o wysokiej ruchliwości elektronów ostatecznie zbudowano w drodze chemicznego osadzania powłok z fazy gazowej związków metaloorganicznych na wyhodowanych w Europie półizolujących płytkach podkładowych SiC. Konstrukcja składała się z buforu izolacyjnego i warstwy barierowej o grubości 22 nm o nominalnym składzie 18% aluminium i 82% galu i przykrywającej warstwy GaN o grubości 3 nm. Liczne testy właściwości elektrycznych, morfologicznych i strukturalnych potwierdziły bardzo wysoką jakość półizolujących 3-calowych płytek podkładowych SiC w porównaniu z wzorcowymi 3-calowymi płytkami podkładowymi SiC. Parametry mocy wyjściowej tranzystorów uzyskanych na wytworzonych płytkach podkładowych z węglika krzemu były lepsze od tych wytworzonych na referencyjnych płytkach podkładowych dostępnych komercyjnie. Oczekuje się, że nowy łańcuch dostaw układów scalonych zbudowanych z wykorzystaniem GaN na płytkach podkładowych SiC zapoczątkuje innowacje w systemach produkowanych w Europie na potrzeby satelitów komunikacyjnych i teledetekcyjnych. Prace zrealizowane w ramach projektu EUSIC zwiększą konkurencyjność Europy w zakresie badań i innowacji.
Słowa kluczowe
Azotek galu, zastosowania kosmiczne, płytki podłożowe z węglika krzemu, tranzystory, EUSIC, półizolujące
