Skivorna blir större och renare. Företagen blir fler. Och kraftelektronikkomponenterna får allt högre prestanda.

Det framgick på den kiselkarbidkonferens som nyligen hölls i Stockholm.

Att kiselkarbidskivorna blir större och renare var huvudnyheten på International Conference on Silicon Carbide and III- nitrides 1997 som nyligen gick av stapeln i Stockholm.

Den stora huvudleverantören av högkvalitativa kiselkarbidskivor, Cree Research, har nu kommersiellt börjat sälja 50 mm-skivor. Man visade också upp skivor med 75 mm diameter från laboratoriet.

Ytterligare positiva besked från Cree var den mycket låga defekttätheten i skivorna. Skivor med 1 så kallad micropipe per cm2 finns nu tillgänliga kommersiellt.

Förutom Cree Research finns sedan tidigare tre större tillverkare av kiselkarbidskivor och vid denna konferens presenterades ett nytt företag, SiCrystall, från Tyskland.



Lateral MOS för 2 600 V


Många stora framsteg rapporterades på komponentsidan. Speciellt har kraftkomponenternas prestanda ökat markant. Transistorer i MOS-teknik har nu nått spänningstålighet långt över 1 kV nivån. Precis till denna konferens fick företaget Northrop Grumman fram vad man kallar U-formade MOS-transistorer som klarar 1 400 V.

En forskargrupp vid Purdue University presenterade en lateral MOS-transistor (LDMOSFET) som klarar hela 2 600 V, vilket är det hittills högsta rapporterade värdet för MOS-transistorer i kiselkarbid.

Svenska ABB visade också upp goda pn-dioder som klarar 3,4 kV med rimligt låga ledförluster. I ett samarbete mellan KTH och IMC i Kista demonstrerades för första gången en 1,1 kV en JBS diod i kiselkarbid (en kombinerad pn/Schottky diod) med låga ledförluster och liten läckström.



MESFET klarar 50 GHz


Högfrekvenskomponenter i kiselkarbid med imponerande prestanda presenterades av framför allt Motorola, Northrop Grumman och Cree Research. De högsta frekvenserna som rapporterades var cirka 50 GHz för MESFET-teknik.

Kiselkarbid är ju ett material som också klarar att användas vid höga omgivningstemperaturer. Daimler Benz har tillverkat en högtemperaturtransistor i JFET-teknik som klarar temperaturer upp till 400 °C.

Även optokomponenter var representerade på konferensen. Cree Research visade en kortvågig laserdiod - våglängd 423 nm - som man lyckats köra 16 timmar i pulsat läge.

Den korta livslängden har varit ett mycket stort problem som man nu lyckats förbättra åtskilliga storleksordningar. Laserdioden är galliumnitrid baserad på substrat av kiselkarbid.

Många nya framsteg rapporterades även från materialtillväxtområdet. Speciellt fick forskarna från Linköpings universitet mycket uppmärksamhet för sina arbeten kring högtemperaturepitaxi (HTCVD). Metoden bedöms ha stor inverkan på framtida kiselkarbidkomponenter eftersom den erbjuder mycket hög deponeringshastighet (cirka 60 mm per timme).

Framstegen som nu rapporterades visade på en ökad förståelse för gaskinetiken och tillväxtkinetiken. Man kan också erhålla låga dopningsnivåer för n-typ skikt som är nödvändigt för höspänningskomponenter. Fortfarande behöver ytfinheten på skikten förbättras.

Andra forskningsgrupper rapporterade intressanta resultat för epitaxireaktorer med upp till sju stycken 50 mm-skivor, så kallade multi-wafer reaktor.

Mycket höga elektronmobiliteter, över 1 000 cm2/Vs, kunde visas i lågdopade material. Det är mycket lovande för komponentutvecklingen eftersom en låg elektronmobilitet alltid ger sämre komponentprestanda.

Mikael Östling

Författaren är biträdande professor på institutionen för elektronik vid KTH



Världens kiselkarbidforskare möttes i Stockholm


Under första veckan i september träffades nära 500 av världens ledande kiselkarbid-forskare i Stockholm för att presentera de senaste forskningsresultaten.

Konferensen som heter International Conference on Silicon Carbide and III- nitrides 1997 är den stora konferensen för kiselkarbidmaterial och komponenter och ges vartannat år. Konferensen organiserades av Linköpings universitet och var mycket välarrangerad.

Att kiselkarbid är ett högaktuellt forskningsområde märktes på det stora deltagarantalet som stigit med nära 20 procent sedan 1995 års konferens i Kyoto, Japan. Sverige har stora industriella intressen i att använda kiselkarbid för kraftkomponenter och har omfattande forskningsprogram vid både Linköpings universitet och KTH vilket också visade sig i ett mycket stort antal rapporter från våra svenska forskare.

Nästa konferens ges 1999 i North Carolina, USA, med företaget Cree Research. som värd.