Oki Electric Industry Co., Ltd. heeft in samenwerking met Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., de succesvolle ontwikkeling aangekondigd van een technologie die OKI's CFB (crystal film bonding) technologie gebruikt om alleen de GaN (galliumnitride) functionele laag van Shin-Etsu Chemical's uniek verbeterde QST (Qromis Substrate Technology) substraat op te heffen en te hechten aan een ander materiaal substraat. Deze technologie maakt verticale geleiding van GaN mogelijk en zal naar verwachting bijdragen aan de realisatie en commercialisering van verticale GaN-voedingsapparaten die grote stromen kunnen regelen. De twee bedrijven zullen verder samenwerken om verticale GaN-voedingsapparaten te ontwikkelen die in de maatschappij kunnen worden geïmplementeerd door samen te werken met bedrijven die deze apparaten produceren.

GaN-apparaten staan in de belangstelling als apparaten van de volgende generatie die hoge apparaateigenschappen combineren met een laag energieverbruik, zoals voedingsapparaten die hoge doorslagspanningen van 1800 volt of meer vereisen, hoogfrequente apparaten voor Beyond5G en micro-LED-schermen met hoge helderheid. Met name verticale GaN-voedingsapparaten zullen naar verwachting een aanzienlijke groei van de vraag bereiken als apparaten die de basisprestaties van elektrische voertuigen kunnen verbeteren door ze een groter rijbereik en kortere voedingstijden te geven. Er zijn echter twee grote uitdagingen die de sociale implementatie van verticale GaN-voedingsapparaten belemmeren: de diameter van de wafers moet worden vergroot om de productiviteit te verbeteren en er moet verticale geleiding worden gerealiseerd om grote stroomsturing mogelijk te maken.

De thermische uitzettingscoëfficiënt van het QST-substraat van Shin-Etsu Chemical is gelijk aan die van GaN. Het kan kromtrekken en barsten onderdrukken. Deze eigenschap maakt kristalgroei van dikke GaN-films met hoge doorslagspanningen mogelijk, zelfs op wafers groter dan 8 inch, waardoor wafers met grotere diameters geproduceerd kunnen worden.

Aan de andere kant kan OKI's CFB-technologie alleen de functionele GaN-laag van het QST-substraat verwijderen met behoud van hoge apparaateigenschappen. De isolerende bufferlaag die nodig is voor de groei van GaN-kristallen kan worden verwijderd en aan verschillende substraten worden gehecht via metalen elektroden die ohmse contacten mogelijk maken. Door deze functionele lagen aan een geleidend substraat met een hoge warmteafvoer te hechten, wordt zowel een hoge warmteafvoer als verticale geleiding mogelijk.

Hierdoor lossen de gecombineerde technologieën van Shin-Etsu Chemical en OKI de bovenstaande twee grote uitdagingen op, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor de maatschappelijke implementatie van verticale GaN voedingsapparaten.