2016年11月15日至17日, 2016中國(guó)(北京)跨國(guó)技術(shù)轉(zhuǎn)移大會(huì)暨第三代半導(dǎo)體國(guó)際論壇(以下簡(jiǎn)稱“跨國(guó)技術(shù)轉(zhuǎn)移大會(huì)”)在北京國(guó)際會(huì)議中心盛大召開。此次跨國(guó)技術(shù)轉(zhuǎn)移大會(huì),由中國(guó)科技部與北京市人民政府主辦,將覆蓋眾多科技、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新熱點(diǎn)領(lǐng)域。第十三屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇(SSLCHINA2016)也受到北京市科委邀請(qǐng),與大會(huì)同期同地舉行。

臺(tái)灣長(zhǎng)庚大學(xué)教授 邱顯欽
圍繞第三代半導(dǎo)體,今年跨國(guó)技術(shù)轉(zhuǎn)移大會(huì)專門設(shè)置了多場(chǎng)分會(huì),其中,11月16日下午舉行的“第三代半導(dǎo)體與新一代移動(dòng)通信技術(shù)”分會(huì),圍繞著第三代半導(dǎo)體與新一代移動(dòng)通信技術(shù)展開多維度的探討,涉及高性能GaN開關(guān)電源,GaN、SiC材料外延及電子器件等眾多熱點(diǎn)。會(huì)上,來自臺(tái)灣長(zhǎng)庚大學(xué)的邱顯欽教授分享了“采用SOI氮化鎵基板技術(shù)的高性能開關(guān)電源和頻射功率器件”研究報(bào)告。

臺(tái)灣長(zhǎng)庚大學(xué)教授 邱顯欽
邱顯欽2003年在臺(tái)灣中央大學(xué)電機(jī)系固態(tài)組取得博士學(xué)位后,加入了亞洲第一家六吋砷化鎵代工廠(現(xiàn)在世界最大砷化鎵器件代工廠)-穩(wěn)懋半導(dǎo)體,從事0.15微米砷化鎵高電子移導(dǎo)率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(0.15靘 GaAs pHEMT)及其電路開發(fā),以及商業(yè)六吋砷化鎵pHEMT與HBT生產(chǎn)線量產(chǎn)規(guī)劃與建廠設(shè)計(jì)。2004年六月加入臺(tái)塑集團(tuán)長(zhǎng)庚大學(xué)電子系進(jìn)行高速組件開發(fā)與毫米波集成電路設(shè)計(jì)并同時(shí)規(guī)劃建立長(zhǎng)庚大學(xué)化合物半導(dǎo)體無塵室及其相關(guān)半導(dǎo)體制程設(shè)備,2007年開始氮化鎵高功率組件與高功率電路技術(shù)開發(fā),2010年取得正教授資格。
2009年加入長(zhǎng)庚大學(xué)高速智能通訊研究中心并建立110GHz 高頻量測(cè)與建模能力的毫米波核心實(shí)驗(yàn)室,2013年建立四吋氮化鎵功率組件實(shí)驗(yàn)室開發(fā)氮化鎵功率晶體管與驅(qū)動(dòng)模塊,氮化鎵微波晶體管與模塊。2012年擔(dān)任長(zhǎng)庚大學(xué)高速智能通訊研究中心主任,來年也擔(dān)任長(zhǎng)庚大學(xué)光電所所長(zhǎng),邱教授在微波砷化鎵高速器件,氮化鎵高壓器件與微波毫米波電路方面迄今發(fā)表了超過150篇國(guó)際論文,150國(guó)際會(huì)議論文,十個(gè)技術(shù)專利,目前也是IEEE資深會(huì)員(IEEE Senior Member)并服務(wù)于IEEE Microwave Theory and Techniques Society Policy Team Member。邱教授也是斐陶斐協(xié)會(huì)會(huì)員,過去五年執(zhí)行的產(chǎn)學(xué)計(jì)劃總經(jīng)費(fèi)達(dá)兩千四百萬臺(tái)幣(約四百八十萬人民幣) ,五年內(nèi)臺(tái)灣科技部計(jì)劃總經(jīng)費(fèi)約達(dá)一千兩百萬臺(tái)幣(約兩百四十萬人民幣)。
邱顯欽教授介紹說,過去十年中,全球硅基板上6寸的空乏型氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管不僅從晶圓片磊晶,半導(dǎo)體制程,以及到后段封裝技術(shù)上表現(xiàn)出了極大的成功和巨大的進(jìn)步。此外,由于在成熟的GaN FET技術(shù),制造成本也降低了。GaN材料吸引了許多的關(guān)注,因?yàn)樗鼈兊膸讉€(gè)特殊的性質(zhì):如好的熱穩(wěn)定性,高的擊穿電壓,高電子速度,和高的電流密度…等等。氮化鎵可在高溫環(huán)境下且高頻率和高電壓操作下應(yīng)用,尤其是在未來開關(guān)電源的應(yīng)用以及微波功率放大器上使用。
然而,GaN組件制做在Si基板上的缺點(diǎn),在于GaN和Si之間的晶格以及熱膨脹系數(shù)的不匹配。這些問題將導(dǎo)致在封裝時(shí),Si基板的薄化處理,將造成芯片的彎曲和應(yīng)力上的問題。
邱顯欽教授表示,在這次研究中,HEMT外延結(jié)構(gòu),無金制程,類鉆碳散熱層和空氣橋的熱分配層設(shè)計(jì)優(yōu)化將進(jìn)行研究,并且在長(zhǎng)庚大學(xué)實(shí)現(xiàn)完成商業(yè)規(guī)格。將制作600V的擊穿電壓和6A?50A的輸出電流的高功率器件,且使用低電壓的Si的控制裝置,配合相關(guān)封裝技術(shù),利用堆棧方式制作增強(qiáng)型功率器件實(shí)現(xiàn)適于開關(guān)電源和音頻放大器等應(yīng)用。
在射頻功率器件應(yīng)用,我們將導(dǎo)入絕緣體在硅基板(SOI)上代替一般的硅基板,因?yàn)镾OI基板可以減少垂直緩沖層的漏電流,且可以減小在緩沖層和硅基板之間的寄生器件電容,我們實(shí)現(xiàn)超過氮化鎵100伏的擊穿電壓和高功率附加轉(zhuǎn)換效率在功率組件在SOI基板上,這種產(chǎn)品適用于L band 功率放大器應(yīng)用。