Projektlaufzeit: 01.01.2023 – 31.12.2025
2023-04-24_GetTogether_GaN-Digital
2024-02-29_BMBF_KickOff_GaN-Digital
2024-09-19_Vollversammlung_GaN-Digital
Die klassische Siliziumtechnologie als Basis für die heutige Elektronik kommt zunehmend an ihre physikalischen Grenzen. Galliumnitrid (GaN-Kristall) ist ein neues vielversprechendes Halbleitermaterial, welches perspektivisch das neue Rückgrat der Leistungselektronik werden kann. Gegenüber Siliziumkarbid hat GaN ein sehr breites Einsatzgebiet und kann sowohl in der Leistungselektronik als auch in der Optoelektronik eingesetzt werden. Es ermöglicht zusätzlich z.B. die Herstellung von Licht emittierenden Dioden und Festkörperlasern. Zur Herstellung energiesparender elektronischer Bauelemente wie z.B. Transistoren, die geeignet sind, im höheren Spannungsbereich oberhalb von 750 V bis ca. 1700 V effizient zu arbeiten, aber auch für leistungsstarke Festkörperlaser werden möglichst perfekte GaN-Kristalle (ohne Versetzungen in den Atomebenen) als Substratmaterial benötigt. Das zugehörige Herstellungsverfahren, die sog. GaN-Hydridgasphasenepitaxie (HVPE, Reaktor), ist ein sehr komplexer chemisch unterstützter Abscheideprozess aus der Gasphase. Die gewünschte und wirtschaftlich sinnvolle Vergrößerung des Kristalldurchmessers erfordert sowohl technische Änderungen des Reaktors als auch die Anpassung der zahlreichen Prozessparameter. Die Entwicklung eines Digitalen Zwillings für den HVPE-Prozess und die intensive Erfassung von Material- und technischen Kenndaten, verknüpft über ein Metamodell, sollen in Zukunft die klassische technisch-empirische Iteration zwischen Prozess- und Anlagenentwicklung ersetzen.
Das Projekt GaN-Digital verfolgt damit ein neues Konzept der computergestützten Anlagen- und Prozessskalierung in der Halbleiterkristallzüchtung. In GaN-Digital arbeiten die Partner gemeinsam daran, die Prozesse und Anlagen schneller zu skalieren. Die benötigten GaN-Wafer (dünne, aus dem fertigen Kristall gesägte Scheiben) mit bis zu 4 Zoll Durchmesser sollen dem Markt in naher Zukunft aus deutscher Produktion zur Verfügung gestellt werden. In der Zusammenarbeit mit der Plattform MaterialDigital können die Ergebnisse auch auf andere Gasphasenprozesse zur Abscheidung von Festkörpern und für deren Reaktorentwicklung nützlich und perspektivisch übertragbar sein.
