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

　　該分會(huì)由國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟主辦，深圳第三代半導(dǎo)體研究院與北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進(jìn)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(qiáng)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(tuán)第十三研究所、英諾賽科科技有限公司、蘇州鍇威特半導(dǎo)體股份有限公司的協(xié)辦支持。該會(huì)加拿大多倫多大學(xué)吳偉東教授主持。

加拿大多倫多大學(xué)吳偉東教授 主持會(huì)議

　　氮化鎵材料憑借其禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強(qiáng)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)越性質(zhì)，穩(wěn)穩(wěn)地占領(lǐng)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(lǐng)先地位。

　　會(huì)上，美國Transphorm Inc.高級(jí)副總裁YifengWU先生分享了《擊穿電壓超過650V同時(shí)結(jié)溫超過150°C的氮化鎵功率器件》技術(shù)報(bào)告。Transphorm致力于讓功率電子設(shè)備突破硅極限。公司設(shè)計(jì)、制造并銷售用于高壓電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用的具備最高效能、最高可靠性的 GaN 半導(dǎo)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(yīng)商。該數(shù)據(jù)用于計(jì)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(xiàng)技術(shù)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(biāo)，因?yàn)樗砻骷夹g(shù)的成熟性。

 

　　事實(shí)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(bào)告稱，到2023年，功率GaN市場規(guī)模將快速擴(kuò)大，達(dá)到4.08億美元，復(fù)合年增長率(CAGR)為91%.1有望推動(dòng)增長的高電壓應(yīng)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(xué)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(bào)告。基于獨(dú)立式氮化鎵襯底制備出一系列氮化鎵 HEMT器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示高電阻氮化鎵襯底是實(shí)現(xiàn)高電壓氮化鎵HEMT和高臨界電場的關(guān)鍵。針對(duì)氮化鎵襯底中鏟子鐵離子確保高電阻的特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xué)教授吳偉東分享了《用于增強(qiáng)型GaN功率晶體管的智能門極驅(qū)動(dòng)芯片》研究報(bào)告。基于senseFET的門驅(qū)動(dòng)器集成電路，片上死區(qū)時(shí)間發(fā)電機(jī)確保高速和低速門信號(hào)匹配，反向傳導(dǎo)檢測塊檢測脈沖寬度，片上時(shí)分c將脈沖寬度解碼成二進(jìn)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(shí)施濾波器以消除振鈴，校正速度的外部反饋控制，實(shí)現(xiàn)峰值電流檢測，開發(fā)閉環(huán)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)策略。

　　日本德島大學(xué)教授、西安電子科技大學(xué)特聘教授敖金平分享了《常關(guān)型AlGaN/GaN HFET功率器件的發(fā)展》技術(shù)報(bào)告。報(bào)告中，常關(guān)型AlGaN/GaN HFET的發(fā)展將進(jìn)行總結(jié)。具有p GaN帽層結(jié)構(gòu)的常關(guān)型AlGaN/GaN HJFET進(jìn)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(kuò)散?；谶@種結(jié)構(gòu)還提出了帶有金屬絕緣半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN HJFET。

　　德國ALLOS Semiconductors首席技術(shù)官Atsushi NISHIKAWA分享了《通過高品質(zhì)硅基氮化鎵外延以實(shí)現(xiàn)無碳摻雜的高隔離性和高動(dòng)態(tài)表現(xiàn)》研究報(bào)告。由于碳摻雜會(huì)導(dǎo)致很高的啟動(dòng)電阻，同時(shí)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(dú)有的緩沖層生長技術(shù)，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(xiàng)技術(shù)，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(gè)報(bào)告中，我們會(huì)展示生長很厚質(zhì)量很高的硅基氮化鎵技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不摻雜碳的情況下600V的低泄露電流以及很好的動(dòng)態(tài)性能。

　　比利時(shí)IMEC的高級(jí)業(yè)務(wù)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(shù)：一個(gè)對(duì)于襯底供應(yīng)商、制造商和代工工廠的全新機(jī)遇》研究報(bào)告?？偨Y(jié)現(xiàn)有IMEC的8英寸硅基氮化鎵E型器件制造技術(shù)并介紹我們是如何解決所遇到的挑戰(zhàn)。同時(shí)，IMEC的氮化鎵IC技術(shù)也將會(huì)被提到，并會(huì)介紹哪些應(yīng)用可以借助此技術(shù)來實(shí)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(shù)：從器件、封裝、到系統(tǒng)》研究報(bào)告。介紹了200mm E模40-650V GaN-on-Si功率HEMTs，具有最先進(jìn)的電氣性能、低寄生和易用的封裝、成功的JEDEC認(rèn)證、無dRdson和高功率系統(tǒng)效率。他認(rèn)為，200mm GaN-on-Si功率技術(shù)是為電力電子行業(yè)準(zhǔn)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(dòng)未來》研究報(bào)告。報(bào)告聚焦氮化鎵的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)。首先從目前基礎(chǔ)的氮化鎵器件的結(jié)構(gòu)、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(dòng)，其中涉及氮化鎵IC封裝技術(shù)。第三部分介紹功率電子系統(tǒng)中的氮化鎵應(yīng)用，比如氮化鎵USB PD快充適配器。

　　日本德島大學(xué)周繼禹分享了《高鋁組分的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)pH傳感器》研究報(bào)告。用AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)制備的ISFET作為pH傳感器，因?yàn)槠涓玫撵`敏度，時(shí)間響應(yīng)度和環(huán)境適應(yīng)性，已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)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(yīng)力，會(huì)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(dá)到35%的基于AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的pH傳感器。由于考慮到晶格失配帶來的應(yīng)力，我們設(shè)計(jì)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(dǎo)體參數(shù)分析儀對(duì)電流電壓特性進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定。通過鉑電極或標(biāo)準(zhǔn)參比電極對(duì)溶液施加?xùn)艠O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(jì)算，傳感器靈敏度達(dá)到了57.7mV/pH，與能斯特極限很接近。

　　美國NAURA-Akrion, Inc.首席技術(shù)官Ismail I. KASHKOUSH先生分享了《下一代半導(dǎo)體器件外延制備前期的襯底清理技術(shù)》研究報(bào)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(shù)對(duì)于外延前的溫度要求也相應(yīng)比較低。然而低溫時(shí)的SiO2等物質(zhì)的溶解率較低。為了解決這個(gè)問題，一種氟化氫（HF）的處理流程將被采用，該處理流程將會(huì)使襯底表面的缺陷變得很少，同時(shí)可以讓反應(yīng)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(jìn)行對(duì)比?！?span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: simsun, Verdana, Arial, FangSong_GB2312; font-size: 16px; text-align: -webkit-right; text-indent: 32px;">內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場資料整理，如有出入敬請諒解】