2019年11月25-27日，第十六屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA 2019）暨2019國際第三代半導體論壇（IFWS 2019）在深圳會展中心盛大舉行。作為論壇重要的技術分會，“功率電子器件及封裝技術Ⅱ”論壇于26日下午成功召開。

　　該分會由國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟主辦，深圳第三代半導體研究院與北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進中心有限公司共同承辦，得到了深圳市龍華區(qū)科技創(chuàng)新局、德國愛思強股份有限公司、國家電網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司、中國電子科技集團第十三研究所、英諾賽科科技有限公司、蘇州鍇威特半導體股份有限公司的協(xié)辦支持。該會加拿大多倫多大學吳偉東教授主持。

加拿大多倫多大學吳偉東教授 主持會議

　　氮化鎵材料憑借其禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強和良好的化學穩(wěn)定性等優(yōu)越性質(zhì)，穩(wěn)穩(wěn)地占領了理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料體系，確立了其在制備寬波譜、高功率、高效率的微電子、電力電子、光電子等器件方面的領先地位。

　　會上，美國Transphorm Inc.高級副總裁YifengWU先生分享了《擊穿電壓超過650V同時結溫超過150°C的氮化鎵功率器件》技術報告。Transphorm致力于讓功率電子設備突破硅極限。公司設計、制造并銷售用于高壓電源轉(zhuǎn)換應用的具備最高效能、最高可靠性的 GaN 半導體。Transphorm是首家發(fā)布出廠器件現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)的高電壓GaN FET供應商。該數(shù)據(jù)用于計算以百萬分率(ppm)和故障率(FIT)表示的現(xiàn)場故障率，以顯示這項技術的可靠性。現(xiàn)場數(shù)據(jù)的可用性是功率系統(tǒng)中高電壓GaN重要的新指標，因為它表明技術的成熟性。

 

　　事實上，市場顯示的軌跡呈正增長趨勢。市場研究和戰(zhàn)略咨詢公司Yole Développement (Yole)報告稱，到2023年，功率GaN市場規(guī)模將快速擴大，達到4.08億美元，復合年增長率(CAGR)為91%.1有望推動增長的高電壓應用包括快速充電器、數(shù)據(jù)中心及其他高端電源。

　　日本福井大學教授Masaaki KUZUHARA先生分享了《基于半絕緣氮化鎵襯底生長的高擊穿電壓氮化鎵HEMT器件》研究報告。基于獨立式氮化鎵襯底制備出一系列氮化鎵 HEMT器件。實驗結果顯示高電阻氮化鎵襯底是實現(xiàn)高電壓氮化鎵HEMT和高臨界電場的關鍵。針對氮化鎵襯底中鏟子鐵離子確保高電阻的特性，實驗結果表明隨著鐵的摻雜濃度從2*1018提升到6*1018cm-3，HEMT的擊穿電場從1.0提升到1.2MV/cm。

　　加拿大多倫多大學教授吳偉東分享了《用于增強型GaN功率晶體管的智能門極驅(qū)動芯片》研究報告。基于senseFET的門驅(qū)動器集成電路，片上死區(qū)時間發(fā)電機確保高速和低速門信號匹配，反向傳導檢測塊檢測脈沖寬度，片上時分c將脈沖寬度解碼成二進制碼，片上閉環(huán)控制加速死區(qū)校正。今后的研究方向，將實施濾波器以消除振鈴，校正速度的外部反饋控制，實現(xiàn)峰值電流檢測，開發(fā)閉環(huán)主動驅(qū)動策略。

　　日本德島大學教授、西安電子科技大學特聘教授敖金平分享了《常關型AlGaN/GaN HFET功率器件的發(fā)展》技術報告。報告中，常關型AlGaN/GaN HFET的發(fā)展將進行總結。具有p GaN帽層結構的常關型AlGaN/GaN HJFET進行介紹，在這其中的本征無摻雜GaN將被作為在p GaN帽層和AlGaN阻擋層之間的隔離層，其作用是減輕Mg的擴散。基于這種結構還提出了帶有金屬絕緣半導體結構的AlGaN/GaN HJFET。

　　德國ALLOS Semiconductors首席技術官Atsushi NISHIKAWA分享了《通過高品質(zhì)硅基氮化鎵外延以實現(xiàn)無碳摻雜的高隔離性和高動態(tài)表現(xiàn)》研究報告。由于碳摻雜會導致很高的啟動電阻，同時降低氮化鎵晶體的質(zhì)量以及器件可靠性。但是我們在十幾年前就開發(fā)出ALLOS獨有的緩沖層生長技術，可以生長高功率電子器件用的高質(zhì)量氮化鎵水晶。由于這項技術，我們可以在8英寸以下的硅襯底上生長很厚質(zhì)量很高的氮化鎵層。這個報告中，我們會展示生長很厚質(zhì)量很高的硅基氮化鎵技術，可以實現(xiàn)不摻雜碳的情況下600V的低泄露電流以及很好的動態(tài)性能。

　　比利時IMEC的高級業(yè)務發(fā)展經(jīng)理Denis MARCON分享了《200mm/8英寸GaN功率器件和基于GaN的電路技術：一個對于襯底供應商、制造商和代工工廠的全新機遇》研究報告。總結現(xiàn)有IMEC的8英寸硅基氮化鎵E型器件制造技術并介紹我們是如何解決所遇到的挑戰(zhàn)。同時，IMEC的氮化鎵IC技術也將會被提到，并會介紹哪些應用可以借助此技術來實現(xiàn)。

　　英諾賽科研發(fā)中心副總裁David C. ZHOU分享了《200mm 40V-650V E型硅基氮化鎵材料功率器件技術：從器件、封裝、到系統(tǒng)》研究報告。介紹了200mm E模40-650V GaN-on-Si功率HEMTs，具有最先進的電氣性能、低寄生和易用的封裝、成功的JEDEC認證、無dRdson和高功率系統(tǒng)效率。他認為，200mm GaN-on-Si功率技術是為電力電子行業(yè)準備的大規(guī)模采用。

　　加拿大GaNPower International Inc. 副總裁兼聯(lián)合創(chuàng)始人傅玥分享了《氮化鎵：啟動未來》研究報告。報告聚焦氮化鎵的實際應用技術。首先從目前基礎的氮化鎵器件的結構、制備、參數(shù)測試開始介紹。第二部分主要介紹氮化鎵柵極驅(qū)動，其中涉及氮化鎵IC封裝技術。第三部分介紹功率電子系統(tǒng)中的氮化鎵應用，比如氮化鎵USB PD快充適配器。

　　日本德島大學周繼禹分享了《高鋁組分的AlGaN/GaN異質(zhì)結pH傳感器》研究報告。用AlGaN/GaN異質(zhì)結制備的ISFET作為pH傳感器，因為其更好的靈敏度，時間響應度和環(huán)境適應性，已經(jīng)引起了廣泛的關注。在越來越多的研究中，人們發(fā)現(xiàn)隨著AlGaN阻擋層中鋁組分的增加，其靈敏度有顯著提升。但是由于晶格失配帶來的應力，會使不同的Al組分有不同的臨界厚度。隨著Al組分的增加，臨界厚度不斷減小，而阻擋層厚度的減小意味著二維電子氣（2DEG）的減少，所以不能無限制的增加Al的組分。本文制備了Al組分達到35%的基于AlGaN/GaN異質(zhì)結的pH傳感器。由于考慮到晶格失配帶來的應力，我們設計了一層較低Al組分（25%）的緩沖層（16nm）以保證足夠的厚度和2DEG的濃度。樣品制備成功后，測量不同濃度的溶液中（pH分別為4，7，9）傳感器的性能曲線。采用半導體參數(shù)分析儀對電流電壓特性進行了表征。采用Ag/Agcl參比電極監(jiān)測液體中的電壓（Vref）。采用鄰苯二甲酸鹽、磷酸鹽和四硼酸鈉三種緩沖溶液作為pH標準溶液進行測定。通過鉑電極或標準參比電極對溶液施加柵極偏壓。通過施加漏極電壓測量了傳感器的電流-電壓（I-V）特性。經(jīng)過計算，傳感器靈敏度達到了57.7mV/pH，與能斯特極限很接近。

　　美國NAURA-Akrion, Inc.首席技術官Ismail I. KASHKOUSH先生分享了《下一代半導體器件外延制備前期的襯底清理技術》研究報告。通常高溫氣相清潔（超過1050°C）是一種去除外延生長之前襯底表面的氧化物以及其他污染物的傳統(tǒng)方法。但是最新的低溫外延生長技術對于外延前的溫度要求也相應比較低。然而低溫時的SiO2等物質(zhì)的溶解率較低。為了解決這個問題，一種氟化氫（HF）的處理流程將被采用，該處理流程將會使襯底表面的缺陷變得很少，同時可以讓反應溫度降低到1050°C以下。本研究將分析多種外延之前的處理過程，并將不同的HF處理流程進行對比。【內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場資料整理，如有出入敬請諒解】