Oki Electric Industry Co., Ltd. hat in Zusammenarbeit mit Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. die erfolgreiche Entwicklung einer Technologie bekannt gegeben, die OKIs CFB (Crystal Film Bonding)-Technologie einsetzt, um nur die GaN (Galliumnitrid)-Funktionsschicht von Shin-Etsu Chemical's einzigartig verbessertem QST (Qromis Substrate Technology)-Substrat abzuheben und sie auf ein Substrat aus einem anderen Material zu kleben. Diese Technologie ermöglicht die vertikale Leitung von GaN und wird voraussichtlich zur Realisierung und Kommerzialisierung von vertikalen GaN-Leistungsbauelementen beitragen, die große Ströme steuern können. Die beiden Unternehmen werden weiter zusammenarbeiten, um vertikale GaN-Leistungsgeräte zu entwickeln, die in der Gesellschaft eingesetzt werden können, indem sie Partnerschaften mit Unternehmen eingehen, die diese Geräte herstellen.

GaN-Bauelemente ziehen die Aufmerksamkeit als Bauelemente der nächsten Generation auf sich, die hohe Bauelementeigenschaften mit niedrigem Stromverbrauch kombinieren, wie z.B. Leistungsbauelemente, die hohe Durchbruchspannungen von 1800 Volt oder mehr benötigen, Hochfrequenzbauelemente für Beyond5G und Mikro-LED-Displays mit hoher Helligkeit. Insbesondere bei vertikalen GaN-Leistungsbauelementen wird ein erhebliches Nachfragewachstum erwartet, da diese Bauelemente die grundlegende Leistung von Elektrofahrzeugen verbessern können, indem sie ihnen eine größere Reichweite und kürzere Stromversorgungszeiten verleihen. Zwei große Herausforderungen behindern jedoch die gesellschaftliche Umsetzung von vertikalen GaN-Leistungsbauelementen: Der Durchmesser der Wafer muss erhöht werden, um die Produktivität zu verbessern, und die vertikale Leitfähigkeit muss realisiert werden, um eine große Stromkontrolle zu ermöglichen.

Der Wärmeausdehnungskoeffizient des QST-Substrats von Shin-Etsu Chemical entspricht dem von GaN. Es kann Verzug und Rissbildung unterdrücken. Diese Eigenschaft ermöglicht das Kristallwachstum von dicken GaN-Schichten mit hohen Durchbruchsspannungen auch auf Wafern, die größer als 8 Zoll sind, und damit die Herstellung von Wafern mit größeren Durchmessern.

Andererseits kann die CFB-Technologie von OKI nur die GaN-Funktionsschicht vom QST-Substrat abheben und dabei hohe Bauteileigenschaften beibehalten. Die isolierende Pufferschicht, die für das Wachstum der GaN-Kristalle erforderlich ist, kann entfernt und über Metallelektroden, die einen ohmschen Kontakt ermöglichen, an verschiedene Substrate gebunden werden. Die Verbindung dieser Funktionsschichten mit einem leitfähigen Substrat mit hoher Wärmeableitung ermöglicht sowohl eine hohe Wärmeableitung als auch eine vertikale Leitfähigkeit.

Dadurch lösen die kombinierten Technologien von Shin-Etsu Chemical und OKI die beiden oben genannten großen Herausforderungen und ebnen den Weg für die gesellschaftliche Umsetzung von vertikalen GaN-Leistungsbauelementen.