L'institut Fraunhofer IISB (Institut des systèmes intégrés et des technologies des dispositifs) basé à Erlangen et le fabricant de systèmes plasma micro-ondes et radiofréquences PVA TePla AG basé à Wettenberg mettent en commun leur expertise dans un laboratoire commun pour la production de cristaux de nitrure d'aluminium (AlN).
Ce partenariat, une première en Europe, permet la production en petites séries, avec le soutien industriel, de substrats monocristallins d'AlN de 2 pouces de diamètre destinés à la recherche et au développement. Il améliore considérablement la disponibilité des substrats d'AlN en Europe, ce qui accélère le développement des dispositifs et systèmes à base d'AlN et leur transition vers des applications industrielles.
Le nitrure d'aluminium (AlN) est l'un des matériaux les plus prometteurs pour la prochaine génération d'électronique haute performance. Semiconducteur à très large bande interdite (UWBG), l'AlN ouvre de nouvelles perspectives en photonique, en électronique de puissance, en électronique haute fréquence et en électronique fonctionnant dans des conditions extrêmes. À ce jour, la pénurie de substrats d'AlN de haute qualité, de grande surface et à un coût abordable freine le développement des systèmes électroniques à base d'AlN.
« Grâce à ce laboratoire commun, nous jetons les bases d'un approvisionnement fiable en substrats d'AlN provenant d'Europe, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour la prochaine génération de dispositifs AlN haute performance », explique le Dr Sven Besendörfer, responsable du groupe Matériaux nitrurés et du développement des matériaux AlN à l'institut Fraunhofer IISB. « En collaboration avec PVA TePla, nous apportons notre expertise en matière de croissance cristalline industrielle, créant ainsi les conditions nécessaires à leur application concrète. »
Une technologie d'équipement éprouvée associée à un savoir-faire de procédé exclusif
Dans le laboratoire commun, l'institut Fraunhofer IISB utilise sa technologie exclusive de procédé PVT (transport physique en phase vapeur) pour produire des cristaux massifs d'AlN de 5 cm de diamètre. Ce procédé consiste à vaporiser de la poudre d'AlN dans un creuset à des températures largement supérieures à 2 000 °C, puis à la déposer sur un germe cristallin. PVA TePla fournit les systèmes PVT nécessaires à cette application ; ces systèmes, déjà utilisés dans le monde entier pour la production de cristaux de carbure de silicium (SiC) de 20 cm de diamètre, ont été spécialement adaptés à la croissance de cristaux d'AlN de 5 cm.
Grâce à l'expertise de l'institut Fraunhofer IISB en matière de procédés, l'équipe PVA TePla a rapidement pu produire, dans ses propres installations, des cristaux d'AlN de qualité comparable. Le laboratoire commun se concentre sur la production stable en petites séries de cristaux d'AlN de 5 cm (2 pouces). La production est actuellement augmentée progressivement afin d'optimiser systématiquement la stabilité du procédé, sa reproductibilité, le rendement et les coûts.
« Avec le nitrure d'aluminium, nous contribuons activement à façonner la prochaine génération de technologies succédant au carbure de silicium », déclare le Dr Jan Pfeiffer, vice-président R&D chez PVA TePla. « Grâce au laboratoire commun, nous pouvons combiner directement notre expertise en matière d'équipements avec le savoir-faire de l'institut Fraunhofer IISB, ce qui nous permet de proposer rapidement des solutions adaptées au marché à nos clients internationaux », ajoute-t-il. « Notre objectif commun est de stimuler le développement du marché du nitrure d'aluminium grâce à des substrats adaptés et d'accompagner les entreprises souhaitant s'y implanter en tant que partenaires technologiques, en leur fournissant les équipements adéquats et l'expertise nécessaire en matière de procédés. »
Renforcer la souveraineté technologique européenne par la mise à l'échelle industrielle
Les cristaux d'AlN produits au sein du Laboratoire commun sont ensuite transformés au Fraunhofer IISB en substrats d'AlN prêts pour l'épitaxie, puis transférés, par l'intermédiaire de la société de recherche et développement LZE GmbH, basée à Erlangen, vers des procédés de développement et de mise à l'échelle industrielle. « Pour la souveraineté européenne dans le domaine des semi-conducteurs, il est crucial que les nouveaux matériaux clés soient non seulement développés, mais aussi rapidement intégrés dans des applications industrielles et permettent une création de valeur à grande échelle », déclare le Dr Christian Forster, directeur général de LZE. « Grâce à sa plateforme dédiée aux technologies de pointe, LZE GmbH offre aux entreprises et aux institutions de recherche un accès unique et ouvert aux substrats d'AlN. Nous contribuons ainsi à accélérer la commercialisation d'applications prometteuses pour les marchés industriels à fort volume. »
Date de publication : 20 juillet 2026