2016年11月15日至17日，中國科技部與北京市人民政府主辦的2016中國(北京)跨國技術(shù)轉(zhuǎn)移大會(huì)暨第三代半導(dǎo)體國際會(huì)議在北京國際會(huì)議中心舉行。其中，大會(huì)從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用等全鏈條策劃，通過高峰論壇、專題研討、應(yīng)用峰會(huì)、合作論壇和創(chuàng)新大賽等多種形式，圍繞第三代半導(dǎo)體的前沿發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用設(shè)置多個(gè)專場(chǎng)重點(diǎn)討論。
11月16日，圍繞氮化鎵及其它新型寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件技術(shù)設(shè)置的專題分會(huì)，由山東大學(xué)校長、教授張榮，北京大學(xué)物理學(xué)院教授、北京大學(xué)寬禁帶半導(dǎo)體聯(lián)合研究中心主任張國義，美國弗吉尼亞理工大學(xué)教授、美國工程院院士Fred C. LEE聯(lián)合坐鎮(zhèn)，召集了全球頂級(jí)專家精英，打造一場(chǎng)氮化鎵等第三代半導(dǎo)體電力電子器件的盛會(huì)。會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)十分火爆，受場(chǎng)地限制，很多與會(huì)代表都站著聽完會(huì)議，火爆程度可想而知！
會(huì)上，來自日本名古屋工大教授江川孝志分享了200毫米硅襯底AlGaN/GaN基HEMT的異質(zhì)外延生長和器件特征的最新進(jìn)展。他表示，GaN器件的電子特性使其成為低損耗，高功率開關(guān)應(yīng)用的理想選擇。硅襯底的優(yōu)勢(shì)在于可使GaN長達(dá)200毫米的直徑范圍上生長，這為CMOS的集成提供了機(jī)會(huì)。GaN和Si之間存在較大的晶格及熱膨脹系數(shù)不匹配限制了高質(zhì)量硅基GaN的發(fā)展，從而導(dǎo)致高位錯(cuò)密度，晶圓彎曲和裂紋形成。因此，為提高裝置性能，發(fā)展最小晶圓彎度、無裂紋的高質(zhì)量硅基GaN勢(shì)在必行。
在4英寸硅基上，以晶圓彎度作為外延層的總厚度的函數(shù)進(jìn)行研究。厚外延層是GaN基HEMT器件獲得高擊穿電壓的必要條件。然而，這同時(shí)導(dǎo)致晶片彎曲和拉伸應(yīng)變?cè)黾印Ｗ詈螅?dāng)GaN外延層超過臨界厚度時(shí)，將形成裂紋。GaN層缺失時(shí)，SLS的彎度高，而 GaN層的生長可減少外延層彎曲。例如，5.0mm厚的AlGaN/AlN ILs上SLS的彎曲值為135mm。然而，通過生長2.0mm厚的GaN和AlGaN勢(shì)壘層可使彎曲值降至80mm。這些結(jié)果表明，由于SLS和GaN之間反平衡熱和晶格失配，SLS和GaN可使晶片彎度降至最小值。
江川孝志表示，為了得到高質(zhì)量的GaN外延層， AlN成核層在硅上的沉積非常重要。表面特性和垂直BV值作為AlN NL的生長溫度（樣品包括AlN 成核層/Si, AlGaN IL/AlN 成核層/Si 和SLS/AlGaN IL/AlN 成核層/Si）的函數(shù)也進(jìn)行了研究。其結(jié)構(gòu)和電氣特性表明AlN在硅上的成核層很大程度上影響硅基氮化鎵的縱向VB特性。
通過優(yōu)化生長條件并利用SLS技術(shù)，8英寸硅基上成功生長AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)。外延晶片的流動(dòng)性為1750 cm2/Vs，薄片載流子密度為1x1013 cm-2，彎曲值為50 mm。常關(guān)器件制作采用閘門門槽和MOS技術(shù)。該器件漏極電流的最大值為300 mA/mm，低漏電流和擊穿電壓分別為825 V。這些結(jié)果表明，常關(guān)器件在使用SLS促進(jìn)AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)生長方面具有潛能。
