GaN被預計為下一代功率半導體。基于這種寬帶隙半導體的功率器件性能顯著優于傳統的Si基功率芯片，其表現為高擊穿電壓，更快的開關速度，高導熱性和更低的導通電阻（Ron）。

 

　　2017年11月1日，由國家半導體照明工程研發及產業聯盟、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟、北京市順義區人民政府主辦的第十四屆中國國際半導體照明論壇暨 2017 國際第三代半導體論壇開幕大會在北京順義隆重召開。

　　會期兩天半，同期二十余場次會議。2日上午，由中國電子科技集團第十三研究所和專用集成電路重點實驗室共同協辦的“氮化鎵功率電子器件”技術分會上，來自英諾賽科（珠海）科技有限公司副總經理金源俊介紹“200mm CMOS晶圓廠無分散增強型650V GaN-on-Si HEMTs 器件工藝”報告。

　　由于缺乏低成本GaN體襯底，GaN被外延生長在各種基底上，最常見的是藍寶石，碳化硅（SiC）和硅。雖然晶格常數和熱膨脹系數（CTE）的失配使外延GaN很困難，特別是對于較大的Si襯底尺寸，但是對GaN生長Si襯底變得有吸引力，這是因為Si的晶圓直徑大（200mm及更高）。為了替代商業的Si功率器件，GaN器件應當設計為增強型（e-mode），并通過低成本，可重復和可靠的生產工藝制造。通過在柵極下添加p摻雜的GaN層，由此提升平衡態的導帶并導致電子耗盡，從而實現增強型器件。在新的或現有的200mm中制造GaN-on-Si功率器件的能力生產設施提供進一步的成本競爭力。

 

　　Imec最近開發了一種4.9微米厚的GaN-on-Si緩沖層，適用于200 mm晶圓尺寸的650 V功率應用。 Imec工藝實施在200 mm CMOS芯片上。由于Au雜質在Si中的快速擴散，導致少數載流子壽命減小，所以GaN金屬化方案必須是無Au的。由于高帶隙和缺乏外延層的明確摻雜，特別是無Au歐姆接觸的發展是極具挑戰性。通過使用Si / Ti / Al / Ti / TiN歐姆金屬方案，并將合金溫度降至565℃，歐姆接觸電阻可以降低到0.3Ω·mm，同時具有優異的再現性和均勻性。特別是對p型GaN層向AlGaN勢壘層的選擇性蝕刻，清洗步驟，鈍化電介質的沉積和場板設計被優化。對于優化的器件，閾值電壓高達2.1 V，柵極寬度為36 mm，器件展現了8 A的輸出電流和13Ω·mm的開啟電阻Ron。此外，在25℃至150℃的溫度范圍內，直至650 V時器件的動態開啟電阻Ron色散都低于20％（10μs開，90μs關）。 imec工作是世界首創的在200 mm Si襯底上制造的最先進的增強型GaN 650 V功率器件。

 

　　上述的imec基線工藝將由Innoscience在imec的支持下準備生產。 Innoscience致力于挑戰200mm晶圓尺寸上的200 V和650 V GaN-on-Si器件的批量化生產。這包括在外延生長和器件制造期間的晶片翹曲和晶片斷裂的控制。外延工藝要求可重復性和高均勻性。污染物和顆粒的控制也是改善產品產量所必需的。

 

　　在優化均勻性，重復性，產量和可靠性后，將在珠海中國科學院設立生產成熟的650 V GaN電源技術。（根據現場速記整理，如有出入敬請諒解！）