Technologien, Bauelemente und Schaltungen, Aufbau und Module

Technologien

Wir bieten Epi-Strukturen auf Wafern bis 4'' oder 8'' sowie Prozesslinien auf Wafern bis 4'' nach Anwendungsspezifikationen an.

Lateral

  • AlGaN/GaN-on-Si (N-OFF, N-ON, 48 V, 650 V, 1200 V)
  • AlScN/GaN-on-Si
  • GaN-on-CMOS-Heterointegration (Mikro-Transferdruck, Wafer-to-Wafer, Si-Trägersubstratentfernung uvm.)
  • GaN-on-X (X= GaN, SiC, QST®, Saphir, Diamant) 
Prozessierter Epi-Wafer aus SiC-GaN des Fraunhofer IAF
© Fraunhofer IAF
Epi-Wafer mit quasi-vertikalem GaN-on-SiC-Prozess

Vertikal und quasi-vertikal

  • GaN-on-GaN (vertikal)
  • GaN-on-Si (quasi-vertikal)
  • GaN-on-Sapphire (quasi-vertikal)
  • GaN-on-SiC (quasi-vertikal)
Zwei Epitaxie-Wafer (2''und 4'') mit vertikalem GaN-on-GaN-Prozess des Fraunhofer IAF
© Fraunhofer IAF
Epitaxie-Wafer (2''und 4'') mit vertikalem GaN-on-GaN-Prozess

Bauelemente und Schaltungen

Mit Know-how und einer einzigartigen Forschungsinfrastruktur entwickeln wir integrierte wie monolithisch integrierte Schaltungen und Bauelemente auf Basis von Leistungshalbleitern wie GaN. Wir realisieren beispielsweise 1200-V-Bauelemente auf GaN-Basis für Inverter in Traktionsantrieben für Elektroautos.

Laterale Bauelemente

  • HEMTs (N-OFF, N-ON, MIS | 48 V, 200 V, 650 V, 1200 V)
  • HEMT mit integrierter Freilaufdiode
  • Hochvolt-Kaskoden
  • Dioden (Laterale Feldeffekt-Gleichrichter, Schottky-Dioden)

GaN-Leistungsschaltungen

  • Gate-Treiber (mehrstufige Ansätze, Bootstrap-Schaltungen)
  • Monolithische Halbbrücken (Dreiphaseninverter-Schaltung)
  • Stromsensoren (SenseFET, Quasi-Shunt) und Temperatursensoren
  • Schutzschaltungen
  • Steuerungslogik (PWM-Generator, -Verstärker, -Komparatoren)
 GaN-on-Si Multiwafer des Fraunhofer IAF
© Fraunhofer IAF
GaN-on-Si-Chipdesigns ermöglichen effiziente und kompakte Bauelemente, die beispielsweise für Niedervolt-Anwendungen benötigt werden.

All-in-GaN-Leistungsschaltungen

  • Monolithische Point-of-Load-Wandler
  • Aktive GaN-Diodenschaltung

Vertikale Bauelemente

  • Dioden 
  • CAVETs und co-integrierte HEMTs
  • FinFETs
  • MOSFETs (Prozessentwicklung)
  • JFETs und ausgewählt überwachsene HEMTs (neuer Ansatz für vertikale GaN-Leistungsschaltungen)
Mittels PCB-Embedding realisierte monolithische Halbbrücke mit Niedervolt-HEMT für Point-of-Load-Wandler; entwickelt am Fraunhofer IAF
© Fraunhofer IAF
Forschende des Fraunhofer IAF haben mittels PCB-Embedding eine monolithische Halbbrücke mit Niedervolt-HEMT für einen neuartigen Point-of-Load-Wandler realisiert.

Aufbau und Module

Durch Heterointegration und kompakte Aufbau- und Verbindungstechnik realisieren wir kompakte wie leistungsstarke Module.

Chip-Befestigung

  • Löten (AuSn 80/20)
  • Sinterpaste
  • Klebstoffe (leitend, nicht leitend)

Drahtbonden

  • Gold, Kupfer
  • Ball-Wedge, Wedge-Wedge
  • 25 µm, 50 µm uvw.

PCB-Embedding

  • Externe Partner
  • Siliziumentfernung (freistehend, GaN-on-PCB)
48-V/5-kW-Motor-Inverter mit Dreiphasen-Halbbrücke auf GaN-Basis, entwickelt am Fraunhofer IAF
© Fraunhofer IAF
Der 48-V/5-kW-Motor-Inverter mit Dreiphasen-Halbbrücke auf GaN-Basis ist ein kompaktes, effizientes Antriebsmodul für die Elektromobilität, das am Fraunhofer IAF auf Basis kommerzieller Bauelemente mit hoher Stückzahl entwickelt wurde.

Gehäuse für Bauelemente

  • Verschiedene TO-Typen
  • Quad Flat No Leads Package (QFN)
  • DFN8-PCB
  • Dual-in-Line für Logik
  • Halbleiterchip (Lotpastenstrahlverfahren)

Modulfertigung

  • DCBs (AlN uvm. | laserstrukturiert, Prototypenentwicklung)
Multilevel-Spannungswandler mit Hochvolt-GaN-Transistoren, entwickelt am Fraunhofer IAF
© Fraunhofer IAF
Multilevel-Spannungswandler mit Hochvolt-GaN-Transistoren

Service-Angebot in der GaN-Leistungselektronik

Forschungs- und Entwicklungsleistungen entlang der Halbleiter-Wertschöpfungskette

Epitaxie

Beauftragen Sie bei uns Epitaxieschichten nach Ihren Spezifikationen für elektronische und optoelektronische Bauelemente.

Wafer Runs

Wir bieten Multi-Project Wafer Runs (MPW) und ganze Maskenprozessierungen für elektronische wie optoelektronische Bauelemente mit Front- wie Rückseitenprozessierung.

Materialanalytik von Halbleitern

Wir bieten analytische Verfahren zur chemischen und strukturellen Charakterisierung von Volumenhalbleitern, Heterostrukturen sowie Dünnschichtsystemen.

 

Bauelemente, Schaltungen, Module

Wir entwickeln für Sie innovative Bauelemente, integrierte Schaltungen und Module mit weltweiten Spitzenwerten in den Bereichen Leistung und Effizienz.

Messtechnik

Das Fraunhofer IAF verfügt über eine Vielzahl von Messsystemen zur Charakterisierung von integrierten Schaltungen und Modulen.

 

Halbleiter-Wertschöpfungskette

Wir bieten kundenspezifische FuE-Leistungen entlang der Halbleiter-Wertschöpfungskette.

 

Fragen, Beratung, Zusammenarbeit

Erhalten Sie spezifische Informationen zu Ihrem Themenfeld und lassen Sie sich persönlich beraten. Kooperieren Sie mit uns in einem Projekt oder beauftragen Sie uns.