相關(guān)研究成果于2024年1月發(fā)表于IEEE Electron Device Letters期刊。X. Li et al., “1700 V High-Performance GaN HEMTs on 6-inch Sapphire With 1.5 μm Thin Buffer,” IEEE Electron Device Lett., vol. 45, no. 1, pp. 84–87, Jan. 2024, doi: 10.1109/LED.2023.3335393.
圖1:150mm GaN HEMT器件及外延結(jié)構(gòu)圖
實(shí)現(xiàn)這一器件所采用的GaN外延材料結(jié)構(gòu)包括1.5μm薄層緩沖層和AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。該外延結(jié)構(gòu)由廣東致能團(tuán)隊(duì)通過MOCVD方法在6英寸藍(lán)寶石襯底上外延實(shí)現(xiàn),其外延結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.5 μm的GaN緩沖層具有良好的晶體質(zhì)量和均勻性,晶圓級方塊電阻R□中值為342Ω /□,不均勻度為1.9 %。得益于絕緣的藍(lán)寶石襯底,緩沖層垂直漏電通道被切斷,外延/襯底界面處的橫向寄生通道也被顯著抑制。制備的LGD為30 μm的d – mode HEMT器件具有超過3000 V的高阻斷電壓(如圖2)和17Ω·mm的低導(dǎo)通電阻。
藍(lán)寶石上的薄緩沖層GaN技術(shù)可以顯著降低外延和加工難度,降低成本,使GaN成為1700 V甚至更高電平應(yīng)用的有力競爭者。
圖2:GaN HEMT器件耐壓特性以及HTRB結(jié)果
藍(lán)寶石襯底上高性能GaN HEMTs的成功展示和評估為即將到來的1700 V商用GaN器件提供了一個(gè)非常有前景的選擇。1.5 μm的薄緩沖層表現(xiàn)出非常高的均勻性、出色的耐壓能力和可忽略不計(jì)的電流崩塌。制備的GaN HEMT器件在3000 V以上兼顧了低RON和高VBD,并通過1700 V的長期HTRB應(yīng)力初步驗(yàn)證了其魯棒性。
此外,高均勻性、廉價(jià)襯底、簡單外延等優(yōu)勢勢必會(huì)加速降低成本,推動(dòng)GaN HEMT走向更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
來源:西安電子科技大學(xué)廣州研究院/廣州第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新中心、致能科技
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]]>資料顯示,致能科技成立于2018年12月,公司總部位于廣州,在徐州、深圳、上海等地設(shè)有生產(chǎn)研發(fā)基地和市場銷售中心。公司致力于氮化鎵功率半導(dǎo)體器件的研發(fā)與生產(chǎn),已建成外延、器件、封裝、系統(tǒng)的全鏈條研發(fā)及生產(chǎn)能力。
值得一提的是,致能科技已量產(chǎn)的第一代橫向氮化鎵功率器件產(chǎn)品在生產(chǎn)良率、工藝水平、系統(tǒng)效率及可靠性試驗(yàn)等方面已做到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。
據(jù)悉,氮化鎵作為新興的寬禁帶半導(dǎo)體材料,以其為基礎(chǔ)的氮化鎵功率器件已成為第三代功率半導(dǎo)體的主要發(fā)展方向之一。氮化鎵功率器件具有速度快、能耗低、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),可大幅降低應(yīng)用系統(tǒng)的體積與成本,是支撐儲能、電動(dòng)汽車、5G通信等產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的核心基礎(chǔ)部件。
圖片來源:拍信網(wǎng)正版圖庫
目前,氮化鎵功率器件主要有增強(qiáng)型(E-Mode)和耗盡型兩大技術(shù)路線,增強(qiáng)型是常關(guān)器件,耗盡型則是常開器件。從主流玩家方面來看,納微半導(dǎo)體、英飛凌、GaN Systems、EPC、英諾賽科以及氮矽科技等企業(yè)采用增強(qiáng)型設(shè)計(jì)路線;Transphorm、PI、TI、Nexperia、鎵未來以及華潤微等公司則采用耗盡型設(shè)計(jì)路線。
今年10月,PI推出了1250V D-Mode氮化鎵產(chǎn)品,這是全球首顆額定耐壓最高的單管氮化鎵功率IC,采用了PI自有PowiGaN開關(guān)技術(shù),強(qiáng)化了公司在高壓GaN技術(shù)領(lǐng)域的持續(xù)領(lǐng)先地位,具有里程碑意義。
致能科技本次發(fā)布1200V D-Mode氮化鎵器件平臺,同樣創(chuàng)造了國內(nèi)氮化鎵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新歷史。(化合物半導(dǎo)體市場Zac整理)
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