Le substrat QSTTM *1, un substrat de croissance GaN 300 mm développé par Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (siège social : Tokyo ; président : Yasuhiko Saitoh ; ci-après « Shin-Etsu Chemical ») a été adopté pour le programme de développement de dispositifs de puissance GaN de 300 mm chez IMEC*2, où l’évaluation des échantillons est en cours. Lors de cette évaluation, le dispositif HEMT*3 de 5 µm d’épaisseur utilisant un substrat QSTTM a atteint une résistance à la tension record supérieure à 650 V pour un substrat de 300 mm.
Shin-Etsu Chemical, sous licence de QROMIS, Inc. (siège social : CA, États-Unis, directeur général : Cem Basceri, ci-après « QROMIS »), fabrique des substrats QST™ de 150 mm et 200 mm, ainsi que des substrats épitaxiaux GaN-on-QST™ de différents diamètres. En septembre 2024, nous avons commencé à fournir des échantillons QST™ de 300 mm dans le cadre d’une initiative conjointe avec QROMIS.
De plus, Shin-Etsu Chemical et QROMIS ont établi un partenariat étroit afin de fournir des substrats QST™ de 300 mm à l’usine CMOS de pointe de 300 mm d’IMEC, basée à Louvain, en Belgique. IMEC est un programme de développement de dispositifs de puissance GaN de 300 mm*4 qui a été officiellement lancé en octobre 2025, annonçant son intention de développer un dispositif de puissance GaN utilisant le QSTTM de 300 mm. IMEC a développé un produit de 650 V, qui sera suivi d’un modèle de plus de 1 200 V de tension de tenue, destiné aux applications des centres de données IA, industrielles et automobiles.
Les premiers résultats d’évaluation ont montré qu’IMEC a réussi à fabriquer une structure HEMT GaN haute tension de 5 µm d’épaisseur sur le substrat QST™ 300 mm de Shin-Etsu Chemical, conformément aux normes SEMI, à l’aide de l’équipement Hyperion MOCVD d’Aixtron*5. Cela a permis d’atteindre une tension de claquage record de plus de 800 V, dépassant largement les 650 V sur les substrats conformes aux normes SEMI, démontrant ainsi une excellente uniformité dans le plan. Ces résultats démontrent que le substrat QST™, dont le coefficient de dilatation thermique est adapté au GaN, peut fournir de manière stable d’excellentes performances de croissance cristalline du GaN, même à de grands diamètres.
Comme notre ligne de production de plaquettes de silicium existante peut être utilisée pour le GaN, l’augmentation du diamètre du substrat devrait permettre de réduire les coûts de production. Cependant, la croissance du GaN sur des plaquettes de silicium souffre de rendements de production de plus en plus faibles à des diamètres plus grands en raison de problèmes tels que le gauchissement des plaquettes, ce qui empêche une production de masse pratique. Le substrat QST™ de 300 mm résout ce problème en permettant la croissance épitaxiale de GaN à couche épaisse de 300 mm pour des applications haute tension sans déformation ni fissure, ce qui était auparavant impossible sur des substrats de plaquettes de silicium, réduisant ainsi considérablement les coûts des dispositifs. À ce jour, Shin-Etsu Chemical a amélioré ses installations pour les substrats QSTTM de 150 mm et 200 mm et travaille actuellement à la production en série de substrats QSTTM de 300 mm.
Les substrats QSTTM sont actuellement évalués par de nombreux clients japonais et internationaux pour des applications telles que les dispositifs de puissance, les dispositifs haute fréquence et les dispositifs LED. Ils sont actuellement en phase de développement pour des applications pratiques afin de répondre à l’intérêt croissant pour les alimentations électriques des centres de données IA.
La gamme de substrats QSTTM de 150 à 300 mm peut contribuer à accélérer considérablement la diffusion de divers dispositifs GaN. Shin-Etsu Chemical s’engage à promouvoir la mise en œuvre sociale des dispositifs GaN, en combinant les caractéristiques essentielles pour notre société future, afin de contribuer à la réalisation d’une société durable où l’énergie peut être utilisée efficacement.
*1: |
Le substrat QSTTM est un substrat en matériaux composites dédié à la croissance du GaN, développé par QROMIS (CA, États-Unis, directeur général : Cem Basceri) et a été concédé sous licence à Shin-Etsu Chemical en 2019. QSTTM est une marque déposée américaine de QROMIS (numéro d’enregistrement 5277631). |
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*2: |
Organisation internationale à but non lucratif de recherche et développement de premier plan dans le domaine des technologies des semi-conducteurs, dont le siège est situé à Louvain, en Belgique. |
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*3: |
Abréviation de « High Electron Mobility Transistor ». Transistor à effet de champ (FET) doté d’une hétérostructure dans laquelle les électrons sont fournis et transportés dans des couches distinctes, à l’aide de semi-conducteurs composés (tels que l’arséniure de gallium et le nitrure de gallium). |
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(Offre une vitesse et une fréquence de fonctionnement supérieures à celles des transistors Si conventionnels grâce à une mobilité électronique extrêmement élevée.) |
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*4: |
Lien vers le communiqué de presse IMEC |
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https://www.imec-int.com/en/press/imec-launches-300mm-gan-program-to-develop-power-devices |
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*5: |
Entreprise multinationale dont le siège social est situé à Herzogenaurach, en Allemagne, qui développe et commercialise des équipements de fabrication de semi-conducteurs composés, principalement des équipements MOCVD GaN et des équipements de croissance épitaxiale SiC. |
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