碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）作為第三代半導體材料的典型代表，也代表了功率電子器件的發(fā)展方向，在新一代高效率、小尺寸的電力轉換與管理系統(tǒng)、新能源汽車、工業(yè)電機等領域具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/div>
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。
硅基氮化鎵是一種性能優(yōu)良的高功率電子材料，具有高擊穿電壓、低導通電阻、低成本等優(yōu)點。然而，由于GaN與Si晶格失配較大，硅基氮化鎵的晶體質(zhì)量不可避免地很差，需要碳摻雜來實現(xiàn)高隔離度。眾所周知，碳摻雜在GaN層中產(chǎn)生了深陷阱，在工作過程中會產(chǎn)生較高的電阻等負面影響（高動態(tài)Ron）。此外，晶體質(zhì)量差的GaN往往表現(xiàn)出較高的失效率，降低了器件的可靠性。這就阻止了GaN-on-Si高功率外延器件向大眾市場和汽車等應用領域的滲透。會上，邀請到了德國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。
與其他公司不同的是，ALLOS Semiconductors是唯一一家能夠為HPE應用而生長高晶體質(zhì)量GaN的公司，因為我們已經(jīng)開發(fā)了ALLOS的專有緩沖技術幾十年。利用該技術，我們可以在大直徑Si襯底上生長出厚度高、質(zhì)量好的GaN，最大可達200mm，最適合于HPE的應用。演講中，展示厚的和高質(zhì)量的GaN-on-Si在高隔離度方面的優(yōu)勢，即使沒有碳摻雜，也能在600v下實現(xiàn)低漏電流和優(yōu)異的動態(tài)性能，顯示在600v以下的動態(tài)Ron比小于1.25。
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。
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