Die Partnerschaft ermöglicht erstmals in Europa eine industriell unterstützte Kleinserienproduktion von einkristallinen AlN-Substraten mit zwei Zoll Durchmesser für Forschungs- und Entwicklungszwecke. Dadurch verbessert sich die Verfügbarkeit von AlN-Substraten in Europa signifikant, was wiederum die Entwicklung AlN-basierter Bauelemente und Systeme sowie deren Überführung in industrielle Anwendungen beschleunigt.
Aluminiumnitrid (AlN) zählt zu den vielversprechendsten Materialien für die nächste Generation leistungsstarker Elektronik. Als Ultra-Wide-Bandgap-Halbleiter (UWBG) eröffnet es neue Möglichkeiten in der Photonik, der Leistungselektronik, der Hochfrequenzelektronik sowie für Elektronik unter extremen Einsatzbedingungen. Der Mangel an qualitativ hochwertigen, großflächigen und kostengünstigen AlN-Substraten bremst jedoch bislang die Entwicklung AlN-basierter Elektroniksysteme.
„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.“
Bewährte Anlagentechnik trifft proprietäres Prozess-Know-how
Im Joint Lab kommt die vom Fraunhofer IISB entwickelte proprietäre PVT-Prozesstechnologie (Physical Vapor Transport) zur Herstellung von 2-Zoll-AlN-Volumenkristallen zum Einsatz. Dabei wird AlN-Pulver in einem Tiegel bei Temperaturen von deutlich über 2.000 °C verdampft und an einem Keimkristall abgeschieden. PVA TePla stellt hierfür PVT-Anlagen zur Verfügung, die bereits weltweit im Einsatz sind, um Siliziumkarbid-Kristalle (SiC) mit 8-Zoll-Durchmesser zu züchten, und die nun speziell für die Züchtung von 2-Zoll-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. Der Fokus des Joint Labs liegt auf der stabilen Kleinserienproduktion von 2-Zoll-AlN-Kristallen. Die Produktion wird nun schrittweise hochgefahren, um Prozessstabilität, Reproduzierbarkeit, Ausbeute und Kostenstrukturen systematisch zu optimieren.
„Mit Aluminiumnitrid gestalten wir die nächste Technologiegeneration nach SiC aktiv mit“,
erklärt Dr. Jan Pfeiffer, Vice-President R&D bei PVA TePla.
„Durch das Joint Lab können wir unsere Anlagenkompetenz unmittelbar mit dem Prozess-Know-how des Fraunhofer IISB verknüpfen und so frühzeitig marktnahe Lösungen für unsere weltweiten Kunden anbieten. Unser gemeinsames Ziel ist es, die Marktentwicklung im Bereich AlN durch geeignete Substrate anzuregen und Unternehmen, die in diesen Bereich einsteigen wollen, als Technologiepartner mit passenden Anlagen und entsprechendem Prozess-Know-how zu unterstützen.“
Stärkung der europäischen Technologiesouveränität 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 gezielt 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 für Spitzentechnologien den weltweit einmaligen und offenen Zugang zu AlN-Substraten für Unternehmen und Forschungseinrichtungen. So tragen wir dazu bei, dass vielversprechende Anwendungen für großvolumige industrielle Märkte schneller erschlossen werden“, sagt Dr. Christian Forster, Geschäftsführer der LZE GmbH.
Parallel dazu treibt das Fraunhofer IISB die Entwicklung einer 4-Zoll- und perspektivisch 6-Zoll-AlN-Technologie voran. Das Joint Lab legt damit den Grundstein für eine mittel- bis langfristige Skalierung der Substratgrößen. Die Partnerschaft verfolgt darüber hinaus das strategische Ziel, Kompetenzen in der Ultra-Wide-Band-Gap-Technologie in Europa zu bündeln, Abhängigkeiten bei Schlüsselmaterialien zu reduzieren und die technologische Souveränität Europas im Halbleiterbereich nachhaltig zu stärken.
(Quelle: PVA TePla)
