Damit verbessert sich die Verfügbarkeit von AlN-Substraten im europäischen Raum, wie PVA Tepla mitteilt. Das beschleunigt wiederum die Entwicklung AlN-basierter Bauelemente und Systeme und deren Überführung in industrielle Anwendungen. Als Ultra-Wide-Band-Gap-Halbleiter (UWBG) eröffnet AlN neue Möglichkeiten in der Photonik, in der Leistungselektronik, in der Hochfrequenzelektronik sowie für Elektronik unter extremen Einsatzbedingungen. Bislang bremst der Mangel an hochwertigen, großflächigen und kostengünstigen AlN-Substraten die Entwicklung AlN-basierter Elektroniksysteme.
Neue Generation elektronischer Bauelemente
„Mit dem Joint Lab schaffen wir die Grundlage, AlN-Substrate aus Europa verlässlich verfügbar zu machen und eröffnen damit neue Perspektiven für die nächste Generation leistungsfähiger AlN-Bauelemente“, sagt Dr. Sven Besendörfer, Gruppenleiter Nitridmaterialien und verantwortlich für die AlN-Materialentwicklung am Fraunhofer IISB. „Gemeinsam mit PVA Tepla bringen wir unsere Expertise in die industrielle Kristallzüchtung ein und schaffen so die Voraussetzungen für den Transfer in konkrete Anwendungen.“
Im Joint Lab setzt das Fraunhofer IISB seine proprietäre PVT-Prozesstechnik (Physical Vapor Transport) zur Herstellung von 2ʺ-AlN-Volumenkristallen ein. Dabei wird AlN-Pulver in einem Tiegel bei Temperaturen deutlich über 2.000 °C verdampft und an einem Keimkristall abgeschieden. PVA Tepla stellt hierfür PVT-Anlagen zur Verfügung, die für Siliziumkarbid-Kristalle (SiC) mit 8ʺ-Durchmesser bereits weltweit im Einsatz sind und nun für die Züchtung von 2ʺ-AlN-Kristallen adaptiert wurden. Dank des vom Fraunhofer IISB eingebrachten Prozess-Know-hows konnte das Team von PVA Tepla innerhalb kurzer Zeit befähigt werden, AlN-Kristalle in vergleichbarer Qualität in den eigenen Anlagen herzustellen. Das Joint Lab fokussiert sich auf die stabile Kleinserienproduktion von 2ʺ-AlN-Kristallen. Die Produktion wird nun schrittweise hochgefahren, um Prozessstabilität, Reproduzierbarkeit, Ausbeute und Kostenstrukturen zu optimieren.
Stärkung Europas durch industrielle Skalierung
Die im Joint Lab hergestellten AlN-Kristalle werden am Fraunhofer IISB zu epi-ready AlN-Substraten weiterverarbeitet und über die LZE GmbH in industrielle Entwicklungs- und Skalierungsprozesse überführt. „Für Europas Halbleitersouveränität ist entscheidend, dass neue Schlüsselmaterialien nicht nur entwickelt, sondern auch zügig in industrielle Anwendungen und skalierbare Wertschöpfung überführt werden. Die LZE GmbH ermöglicht mit ihrem Marktplatz den Zugang zu AlN-Substraten für Unternehmen und Forschungseinrichtungen“, sagt Dr. Christian Forster, Geschäftsführer des Unternehmens.
Parallel dazu treibt das Fraunhofer IISB die Entwicklung einer 4ʺ- und perspektivisch 6ʺ-AlN-Technik voran. Das Joint Lab legt damit den Grundstein für eine mittel- bis langfristige Skalierung der Substratgrößen.