Vertical GaN on Silicon: Wide Band Gap Power at Silicon Cost

Projektinformationen

YESvGaN

ID Finanzhilfevereinbarung: 101007229

DOI

10.3030/101007229

Projekt abgeschlossen

EK-Unterschriftsdatum 12 Mai 2021

Startdatum 1 Mai 2021

Enddatum 31 Oktober 2024

Finanziert unter

• INDUSTRIAL LEADERSHIP - Leadership in enabling and industrial technologies - Information and Communication Technologies (ICT)

Gesamtkosten

€ 26 986 082,51

EU-Beitrag

€ 7 797 661,50

Koordiniert durch

ROBERT BOSCH GMBH
Germany

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Leistungen

Websites, patent fillings, videos etc. (4)

Project website, Twitter account and YouTube Channel

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Project newsletter year 3

The report will summarize the main findings, concepts and results of the project. The document will be distributed to a broad community including relevant stakeholders and will also be available for the public on the project website.

Project newsletter year 1

The report will summarize the main findings concepts and results of the project The document will be distributed to a broad community including relevant stakeholders and will also be available for the public on the project website

Project newsletter year 2

The report will summarize the main findings concepts and results of the project The document will be distributed to a broad community including relevant stakeholders and will also be available for the public on the project website

Veröffentlichungen

Thesis and dissertations (2)

Elektrische Charakterisierung der Gate-Dielektrikum/GaN-Grenzfläche von MOS-Kapazitäten

Autoren: J. Ziegler (Bosch)
Veröffentlicht in: 2022
Herausgeber: University Stuttgart

Vertical GaN Power Devices: Characterization and Instability

Autoren: Andrea Del Fiol (IUNET-UNIPD)
Veröffentlicht in: 2023
Herausgeber: Università degli Studi di Padova

Conference proceedings (29)

Trapping in Al2O3/GaN MOScaps investigated by fast capacitive techniques

Autoren: M. Fregolent, A. Marcuzzi, C. De Santi, E. Bahat Treidel, G. Meneghesso, E. Zanoni, and M. Meneghini
Veröffentlicht in: International Reliability Physics Symposium 2023, Ausgabe Yearly, 2023, ISBN 978-1-6654-5672-2
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/irps48203.2023.10117719

Trapping processes in vertical GaN Trench MOSFETs: from experimental analysis to simulations

Autoren: M. Fregolent, N. Zagni, C. De Santi, M. Buffolo, C. Huber, P. Pavan, G. Verzellesi, G. Meneghesso, E. Zanoni, M. Meneghini
Veröffentlicht in: NanoInnovation 2024, 2024
Herausgeber: NanoInnovation

GaN industrialization: From lateral to vertical

Autoren: C. Huber (Bosch)
Veröffentlicht in: 2022
Herausgeber: IEEE

From Planar to Vertical GaN-on-Si Power Devices: Reliability Challenges to Efficient Power Conversion (Invited)

Autoren: Nicolò Zagni
Veröffentlicht in: 2024 8th IEEE Electron Devices Technology & Manufacturing Conference (EDTM), 2024, Seite(n) 1-3
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/edtm58488.2024.10511585

Modeling and experimental validation of wafer curvature during growth of thick GaN layers on large Si(111) substrates for vertical power devices

Autoren: Sondre Michler (SIL)
Veröffentlicht in: IWN International Workshop on Nitride Semiconductors, October 09-14, 2022, Berlin/Germany, 2022
Herausgeber: IWN
DOI: 10.1088/1361-6641/aca42a

Towards Vertical GaN Power Transistors on Foreign Substrates: The European YESvGaN Project

Autoren: C. Huber, M. Reimer, S. Regensburger, M. Henn, T. Kaden, J. Baringhaus
Veröffentlicht in: PCIM Europe 2023; International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, Ausgabe 2023, 2023, Seite(n) 1-6
Herausgeber: PCIM
DOI: 10.30420/566091002

Investigation of Threshold Voltage Instability in GaN-on-Si Trench MOSFETs with SiO2 Gate Dielectric

Autoren: M. Fregolent, A. Del Fiol, C. De Santi, C. Huber, G. Meneghesso, E. Zanoni, M. Meneghini
Veröffentlicht in: GaN Marathon 2024, 2024
Herausgeber: University Padoca, ACME

Manufacturing next generation power devices – how temporary bonding allows wide bandgap power devices to go vertical

Autoren: E. Brandl
Veröffentlicht in: SEMICON Europe 2023, 2023
Herausgeber: SEMICON

Vertical GaN Power Transistors for AutomotiveDrivetrain Applications

Autoren: J. Baringhaus (Bosch)
Veröffentlicht in: 2023
Herausgeber: ECPE

Leakage current paths in AlGaN/GaN on Si HEMT structures and their statistical relation to specific dislocation structures

Autoren: Sven Besendörfer (FhG)
Veröffentlicht in: IWN International Workshop on Nitride Semiconductors, October 09-14, 2022, Berlin/Germany, 2022
Herausgeber: IWN

Process optimization of Fully Vertical GaN on Silicon PIN diodes

Autoren: I. Abid1, Y. Hamdaoui, S. Michler, K. Ziouche, F. Medjdoub
Veröffentlicht in: 14th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-14), Ausgabe 2023, 2023
Herausgeber: HAL

Cu-Cu Thermocompression Bonding with Cu-Nanowire Films for Power Semiconductor Die-Attach on DBC Substrates

Autoren: Zechun Yu, Ying Zhao Tan, Christoph F. Bayer, Hubert Rauh, Andreas Schletz, Martin März, Olav Birlem
Veröffentlicht in: 2021 IEEE 23rd Electronics Packaging Technology Conference (EPTC), 2021
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/eptc53413.2021.9663890

Confocal Micro-Raman Spectroscopy Study of Phonon-Plasmon Modes in GaN Structures for Power Devices

Autoren: JesÚs Ortiga-Fibla, Frank Brunner, Eldad Bahat Treidel, Núria Garro, Oliver Hilt, Ana Cros
Veröffentlicht in: 2023 14th Spanish Conference on Electron Devices (CDE), 2023, Seite(n) 1-4
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/cde58627.2023.10339416

Embedding Solutions for vertical SiC and GaN Power Devices

Autoren: Hoang Linh Bach, Anqi Huanga, Yue Teng, Hubert Rauh, Andreas Schletz, Michael P. M. Jank, Martin März (FhG IISB)
Veröffentlicht in: 2022 IEEE 9th Workshop on Wide Bandgap Power Devices & Applications (WiPDA), 2023, Seite(n) 99-104, ISBN 978-1-6654-8900-3
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/wipda56483.2022.9955257

Drift Region Epitaxy Development and Characterization for High Blocking Strength and Low Specific Resistance in Vertical GaN Based Devices

Autoren: E. Bahat Treidel, F. Brunner, E. Brusaterra, M. Wolf, A. Thies, J. Würfl, O. Hilt
Veröffentlicht in: Int. Conf. on Compound Semiconductor Manufacturing Technology (CS ManTech 2023), 2023
Herausgeber: CS ManTech

Progess in Magnesium implant into GaN

Autoren: Stéphane Morata (IBS)
Veröffentlicht in: GMM User meeting IISB may 2023, 2022
Herausgeber: FhG

GaN-based power devices: physics, reliability and perspectives

Autoren: M. Meneghini, C. De Santi, I. Abid, M. Buffolo, M. Cioni, R. A. Khadar, L. Nela, N. Zagni, A. Chini, F. Medjdoub, G. Meneghesso, G, Verzellesi, E. Zanoni, E. Matioli
Veröffentlicht in: AIP Journal of Applied Physics, 2021
Herausgeber: AIP
DOI: 10.1063/5.0061354

Thermal management of vertical GaN transistors

Autoren: Lisa Mitterhuber, Verena Leitgeb, Markus Krainz, Robert Strauss,  Thomas Kaden, Eldad Bahat Treidel, Frank Brunner, Christian Huber, Elke Kraker
Veröffentlicht in: 2023 24th International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems (EuroSimE), Ausgabe Yearly, 2023, Seite(n) pp 1-8
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/eurosime56861.2023.10100765

Trapping and reliability properties of Al2O3 gate dielectrics obtained with stacked ALD deposition

Autoren: M. Fregolent, M. Tomasi, C. De Santi, L. Tadmor, E. Brusaterra, E. Bahat Treidel, G. Meneghesso, E. Zanoni, M. Meneghini
Veröffentlicht in: EMRS Fall Meeting 2024, 2024
Herausgeber: EMRS

GaN Vertical Devices: challenges for high performance and stability

Autoren: M. Meneghini, M. Fregolent, N. Zagni, C. De Santi, E. Bahat Treidel, E. Brusaterra, F. Brunner, O. Hilt, C. Huber, M. Buffolo, A. Marcuzzi, D. Favero, A. Del Fiol, G. Verzellesi, P. Pavan, G. Meneghesso, E. Zanoni
Veröffentlicht in: 14th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-14), 2023
Herausgeber: ICNS

Vertical GaN on foreign substrates: A new class of power transistors and its associated challenges

Autoren: C. Huber (Bosch)
Veröffentlicht in: IC-MPPE, 2022
Herausgeber: FFG

Impact of gate dielectric deposition temperature on p-type inversion channel MOSFETs fabricated on GaN-on-Si

Autoren: M. Henn, C. Huber (Bosch)
Veröffentlicht in: 2022 IEEE Workshop on Wide Bandgap Power Devices and Applications in Europe (WiPDA Europe), 2022
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/wipdaeurope55971.2022.9936574

Laser-lift-off of GaN-based transistors with an ultra-short-pulsed deep UV laser

Autoren: Lutz Deriks, Eldad Bahat Treidel, Elisabeth Brandl, Julian Bravin, Enrico Brusaterra, Serhiy Danylyuk
Veröffentlicht in: Laser Applications in Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing (LAMOM) XXIX, Ausgabe 32, 2024, Seite(n) 12
Herausgeber: SPIE
DOI: 10.1117/12.3001106

Areal Vertical Transmission Line Model Measurement for Drift Region Characterization in Vertical GaN Based Devices

Autoren: E. Bahat Treidel, M. Wolf, F. Brunner, O. Hilt and J. Würfl
Veröffentlicht in: Int. Conf. on Compound Semiconductor Manufacturing Technology (CS ManTech 2022), Ausgabe May 9-12, 2022, 2022, Seite(n) 243-246
Herausgeber: CS ManTech

Process challenges and perspectives of vertical GaN power transistors on foreign substrates

Autoren: C. Huber, S. Regensburger, J. Baringhaus (Bosch), E. Bahat-Treidel (FBH), F. Medjdoub (CNRS)
Veröffentlicht in: Proceedings of the International Workshop on Nitride Semiconductors 2022, 2022
Herausgeber: HAL

Wafer Bow Tuning with Stealth Laser Patterning for Vertical High Voltage Devices

Autoren: E. Brusaterra, E. Bahat Treidel , A. Külberg, F. Brunner, M. Wolf, O. Hilt
Veröffentlicht in: International Conference on Compound Semiconductor Manufacturing Technology (CS mantech) 2024, 2024
Herausgeber: CS mantech

SiO2/GaN interface improvement by wet etching and in situ annealing for GaN MOSFETs

Autoren: M. Henn, C. Huber, H. Rodriguez‐Alvarez, N. Kaminski
Veröffentlicht in: 14th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-14), 2024
Herausgeber: IPSS

Trapping in Al2O3/GaN MOScaps investigated by fast capacitive techniques

Autoren: M. Fregolent, A. Marcuzzi, C. De Santi, E. Bahat Treidel, G. Meneghesso, E. Zanoni and M. Meneghini
Veröffentlicht in: Proceedings of the Reliability Physics Symposium (IRPS), Ausgabe 2023, 2023, Seite(n) 1-5
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/IRPS48203.2023.10117719

Asymmetric Resonant Tank Design for a Bidirectional CLLC Resonant Converter in G2V and V2G Operation

Autoren: Stefan Ditze, Stefan Ehrlich, Dominik Happel, Andreas Rosskopf
Veröffentlicht in: Applied Power Conference (APEC), 19/03/23 - 23/03/23, Orlando, FL, USA, 2023, ISBN 978-1-6654-0678-1
Herausgeber: IEEE
DOI: 10.1109/apec43580.2023.10131351

Non-peer reviewed articles (7)

Physical insights into trapping effects on vertical GaN-on-Si trench MOSFETs from TCAD

Autoren: Nicolò Zagni, Manuel Fregolent, Andrea Del Fiol, Davide Favero, Francesco Bergamin, Giovanni Verzellesi, Carlo De Santi, Gaudenzio Meneghesso, Enrico Zanoni, Christian Huber, Matteo Meneghini, Paolo Pavan
Veröffentlicht in: Journal of Semiconductors, Ausgabe 45, 2024, Seite(n) 032501, ISSN 1674-4926
Herausgeber: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1674-4926/45/3/032501

Optimization of Vertical GaN Drift Region Layers for Avalanche and Punch-Through Pn-Diodes

Autoren: E. Brusaterra, E. Bahat Treidel, F. Brunner, M. Wolf, A. Thies, J. Würfl, O. Hilt
Veröffentlicht in: IEEE Electron Device Letters, Ausgabe 44, 2024, Seite(n) 388-391, ISSN 0741-3106
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/led.2023.3234101

Unique features of FLEXion® tool for wide band gap and III–V semiconductor devices fabrication

Autoren: F. Torregrosa, G. Mathieu, G. Boccheciampe, S. Morata, B. Roux
Veröffentlicht in: MRS Advances, Ausgabe 7, 2023, Seite(n) 1499-1503, ISSN 2059-8521
Herausgeber: Springer Link
DOI: 10.1557/s43580-022-00447-4

Effects of the LPCVD Gate Dielectric Deposition Temperature on GaN MOSFET Channels and the Root Causes at the SiO₂-GaN-Interface

Autoren: Mirjam Henn, Christian Huber, Dick Scholten, Nando Kaminski
Veröffentlicht in: IEEE Transactions on Electron Devices, Ausgabe 71, 2024, Seite(n) 1553-1560, ISSN 0018-9383
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/ted.2023.3347208

SiO₂‐GaN Interface Improvement by Wet Cleaning and In Situ Annealing for GaN MOS Transistors

Autoren: Mirjam Henn, Johannes Ziegler, Christian Huber, Humberto Rodriguez‐Alvarez, Nando Kaminski
Veröffentlicht in: physica status solidi (a), 2024, ISSN 1862-6300
Herausgeber: Wiley - V C H Verlag GmbbH & Co.
DOI: 10.1002/pssa.202400065

Improving the Efficiency of an Isolated Bidirectional Dual Active Bridge DC–DC Converter Using Variable Frequency

Autoren: Vicente Esteve, Juan L. Bellido, José Jordán, Enrique J. Dede
Veröffentlicht in: Electronics, Ausgabe 13, 2024, Seite(n) 294, ISSN 2079-9292
Herausgeber: MDPI
DOI: 10.3390/electronics13020294

Isolation properties and failure mechanisms of vertical Pt / n-GaN SBDs

Autoren: M. Fregolent, M. Boito, A. Marcuzzi, C. De Santi, F. Chiocchetta, E. Bahat Treidel, M. Wolf, F. Brunner, O. Hilt, J. Würfl, G. Meneghesso, E. Zanoni, M. Meneghini
Veröffentlicht in: Microelectronics Reliability, Ausgabe 138, 2023, Seite(n) 114644, ISSN 0026-2714
Herausgeber: Elsevier BV
DOI: 10.1016/j.microrel.2022.114644

Peer reviewed articles (13)

Advanced defect spectroscopy in wide-bandgap semiconductors: review and recent results

Autoren: Manuel Fregolent, Francesco Piva, Matteo Buffolo, Carlo De Santi, Andrea Cester, Masataka Higashiwaki, Gaudenzio Meneghesso, Enrico Zanoni, Matteo Meneghini
Veröffentlicht in: Journal of Physics D: Applied Physics, Ausgabe 57, 2024, Seite(n) 433002, ISSN 0022-3727
Herausgeber: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1361-6463/ad5b6c

Experimental and Numerical Analysis of Off-State Bias Induced Instabilities in Vertical GaN-on-Si Trench MOSFETs

Autoren: Nicolò Zagni, Manuel Fregolent, Giovanni Verzellesi, Francesco Bergamin, Davide Favero, Carlo De Santi, Gaudenzio Meneghesso, Enrico Zanoni, Christian Huber, Matteo Meneghini, Paolo Pavan
Veröffentlicht in: IEEE Transactions on Power Electronics, Ausgabe 39, 2024, Seite(n) 14295-14303, ISSN 0885-8993
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/tpel.2024.3441712

Demonstration of avalanche capability in 800 V vertical GaN-on-silicon diodes

Autoren: Youssef Hamdaoui, Idriss Abid, Sondre Michler, Katir Ziouche, Farid Medjdoub
Veröffentlicht in: Applied Physics Express, Ausgabe 17, 2023, Seite(n) 016503, ISSN 1882-0778
Herausgeber: Japan Soc of Applied Physics
DOI: 10.35848/1882-0786/ad106c

Optimization of Non-Alloyed Backside Ohmic Contacts to N-Face GaN for Fully Vertical GaN-on-Silicon-Based Power Devices

Autoren: Youssef Hamdaoui, Sofie S. T. Vandenbroucke, Sondre Michler, Katir Ziouche, Matthias M. Minjauw, Christophe Detavernier, Farid Medjdoub
Veröffentlicht in: Micromachines, Ausgabe 15, 2024, Seite(n) 1157, ISSN 2072-666X
Herausgeber: Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
DOI: 10.3390/mi15091157

Investigation of atomic layer deposition methods of Al2O3 on <i>n</i>-GaN

Autoren: Liad Tadmor, Sofie S. T. Vandenbroucke, Eldad Bahat Treidel, Enrico Brusaterra, Paul Plate, Nicole Volkmer, Frank Brunner, Christophe Detavernier, Joachim Würfl, Oliver Hilt
Veröffentlicht in: Journal of Applied Physics, Ausgabe 135, 2024, ISSN 0021-8979
Herausgeber: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0189543

A High-Efficiency High-Power-Density SiC-Based Portable Charger for Electric Vehicles

Autoren: Stefan Ditze, Stefan Ehrlich, Nikolai Weitz, Marco Sauer, Frank Aßmus, Anne Sacher, Christopher Joffe, Christoph Seßler and Patrick Meißner (FhG)
Veröffentlicht in: MDPI electronics, special issue: Advancements in Electric Motors, Drives, Power Converters and Related Systems, Ausgabe Volume 11, issue 12, 2022, Seite(n) 1818, ISSN 2079-9292
Herausgeber: MDPI

Enhanced asymmetrical modulation for half‐bridge series resonant inverters in induction heating applications

Autoren: Vicente Esteve, José Jordán, Enrique J. Dede, Juan L. Bellido
Veröffentlicht in: IET Power Electronics, Ausgabe 16, 2023, Seite(n) 2482-2491, ISSN 1755-4535
Herausgeber: Institution of Engineering and Technology
DOI: 10.1049/pel2.12573

Utilizing Island Growth in Superlattice Buffers for the Realization of Thick GaN‐on‐Si(111) PIN‐Structures for Power Electronics

Autoren: Sondre Michler, Sarad Thapa, Sven Besendörfer, Martin Albrecht, Roland Weingärtner, Elke Meissner
Veröffentlicht in: physica status solidi (b), 2024, ISSN 0370-1972
Herausgeber: John Wiley & Sons Ltd.
DOI: 10.1002/pssb.202400019

GaN Drift Layers on Sapphire and GaN Substrates for 1.2 kV Class Vertical Power Devices

Autoren: Frank Brunner, Enrico Brusaterra, Eldad Bahat‐Treidel, Oliver Hilt, Markus Weyers
Veröffentlicht in: physica status solidi (RRL) – Rapid Research Letters, 2024, ISSN 1862-6254
Herausgeber: Wiley - VCH Verlag GmbH & CO. KGaA
DOI: 10.1002/pssr.202400013

Review and Outlook on GaN and SiC Power Devices: Industrial State-of-the-Art, Applications, and Perspectives

Autoren: M. Buffolo, D. Favero, A. Marcuzzi, C. De Santi, G. Meneghesso, E. Zanoni, M. Meneghini
Veröffentlicht in: IEEE Transactions on Electron Devices, Ausgabe 71, 2024, Seite(n) 1344-1355, ISSN 0018-9383
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/ted.2023.3346369

Correlating Interface and Border Traps With Distinctive Features of <i>C</i>–<i>V</i> Curves in Vertical Al₂O₃/GaN MOS Capacitors

Autoren: Nicolò Zagni, Manuel Fregolent, Giovanni Verzellesi, Alberto Marcuzzi, Carlo De Santi, Gaudenzio Meneghesso, Enrico Zanoni, Eldad Bahat Treidel, Enrico Brusaterra, Frank Brunner, Oliver Hilt, Matteo Meneghini, Paolo Pavan
Veröffentlicht in: IEEE Transactions on Electron Devices, Ausgabe 71, 2024, Seite(n) 1561-1566, ISSN 0018-9383
Herausgeber: Institute of Electrical and Electronics Engineers
DOI: 10.1109/ted.2023.3335032

A Resonant Push–Pull DC–DC Converter With an Intrinsic Current Source Behavior for Radio Frequency Power Conversion

Autoren: Nikolai Weitz; Samuel Utzelmann; Stefan Ditze; Martin März
Veröffentlicht in: IEEE Transactions on Power Electronics, 2022, ISSN 1941-0107
Herausgeber: IEE
DOI: 10.1109/tpel.2022.3142431

Effects of post metallization annealing on Al2O3 atomic layer deposition on n-GaN

Autoren: Liad Tadmor, Enrico Brusaterra, Eldad Bahat Treidel, Frank Brunner, Nicole Bickel, Sofie S T Vandenbroucke, Christophe Detavernier, Joachim Würfl and Oliver Hilt
Veröffentlicht in: Semiconductor Science and Technology, Ausgabe Volume 38, Number 1, 2022, Seite(n) 015006, ISSN 0268-1242
Herausgeber: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1361-6641/aca42a

Other (1)

Towards High Performance Fully Vertical GaN-on-Silicon PIN Diodes

Autoren: Y. Hamdaoui, I. Abid, S. Michler, K. Ziouche, F. Medjdoub
Veröffentlicht in: Compound semiconductor week 2023, 2023
Herausgeber: HAL