Oki Electric Industry Co., Ltd., in collaborazione con Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., ha annunciato il successo dello sviluppo di una tecnologia che utilizza la tecnologia CFB (crystal film bonding) di OKI per sollevare solo lo strato funzionale GaN (nitruro di gallio) dal substrato QST (Qromis Substrate Technology) di Shin-Etsu Chemical, migliorato in modo esclusivo, e incollarlo su un substrato di materiale diverso. Questa tecnologia consente la conduzione verticale del GaN e si prevede che contribuirà alla realizzazione e alla commercializzazione di dispositivi di potenza GaN verticali, in grado di controllare grandi correnti. Le due aziende collaboreranno ulteriormente per sviluppare dispositivi di potenza GaN verticali che possano essere implementati nella società, collaborando con le aziende che producono questi dispositivi.

I dispositivi GaN stanno attirando l'attenzione come dispositivi di prossima generazione che combinano caratteristiche elevate del dispositivo con un basso consumo energetico, come ad esempio i dispositivi di potenza che richiedono tensioni di ripartizione elevate di 1800 volt o più, i dispositivi ad alta frequenza per Beyond5G e i display micro-LED ad alta luminosità. In particolare, si prevede che i dispositivi di alimentazione GaN verticali registreranno una crescita significativa della domanda, in quanto dispositivi in grado di migliorare le prestazioni di base dei veicoli elettrici, dotandoli di un'autonomia di guida maggiore e di tempi di alimentazione ridotti. Tuttavia, due sfide principali ostacolano l'implementazione sociale dei dispositivi di potenza GaN verticali: il diametro dei wafer deve essere aumentato per migliorare la produttività e la conduttività verticale deve essere realizzata per consentire il controllo di grandi correnti.

Il coefficiente di espansione termica del substrato QST di Shin-Etsu Chemical è equivalente a quello del GaN. Può sopprimere le deformazioni e le crepe. Questa caratteristica consente la crescita cristallina di film di GaN spessi con tensioni di ripartizione elevate anche su wafer più grandi di 8 pollici, permettendo così la produzione di wafer con diametri maggiori.

D'altra parte, la tecnologia CFB di OKI può sollevare solo lo strato funzionale GaN dal substrato QST, mantenendo elevate le caratteristiche del dispositivo. Lo strato tampone isolante necessario per la crescita del cristallo GaN può essere rimosso e incollato a vari substrati tramite elettrodi metallici che consentono un contatto ohmico. L'incollaggio di questi strati funzionali a un substrato conduttivo con un'elevata dissipazione di calore consentirà sia un'elevata dissipazione di calore che una conduttività verticale.

In questo modo, le tecnologie combinate di Shin-Etsu Chemical e OKI risolvono le due sfide principali di cui sopra, aprendo la strada all'implementazione sociale dei dispositivi di potenza GaN verticali.