GaN被預(yù)計為下一代功率半導(dǎo)體?；谶@種寬帶隙半導(dǎo)體的功率器件性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的Si基功率芯片，其表現(xiàn)為高擊穿電壓，更快的開關(guān)速度，高導(dǎo)熱性和更低的導(dǎo)通電阻（Ron）。

 

　　2017年11月1日，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、北京市順義區(qū)人民政府主辦的第十四屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇暨 2017 國際第三代半導(dǎo)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(xié)辦的“氮化鎵功率電子器件”技術(shù)分會上，來自英諾賽科（珠海）科技有限公司副總經(jīng)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(shù)和熱膨脹系數(shù)（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(yè)的Si功率器件，GaN器件應(yīng)當(dāng)設(shè)計為增強型（e-mode），并通過低成本，可重復(fù)和可靠的生產(chǎn)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(tài)的導(dǎo)帶并導(dǎo)致電子耗盡，從而實現(xiàn)增強型器件。在新的或現(xiàn)有的200mm中制造GaN-on-Si功率器件的能力生產(chǎn)設(shè)施提供進一步的成本競爭力。

 

　　Imec最近開發(fā)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(yīng)用。 Imec工藝實施在200 mm CMOS芯片上。由于Au雜質(zhì)在Si中的快速擴散，導(dǎo)致少數(shù)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(fā)展是極具挑戰(zhàn)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(yōu)異的再現(xiàn)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(zhì)的沉積和場板設(shè)計被優(yōu)化。對于優(yōu)化的器件，閾值電壓高達2.1 V，柵極寬度為36 mm，器件展現(xiàn)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(nèi)，直至650 V時器件的動態(tài)開啟電阻Ron色散都低于20％（10μs開，90μs關(guān)）。 imec工作是世界首創(chuàng)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(zhǔn)備生產(chǎn)。 Innoscience致力于挑戰(zhàn)200mm晶圓尺寸上的200 V和650 V GaN-on-Si器件的批量化生產(chǎn)。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(fù)性和高均勻性。污染物和顆粒的控制也是改善產(chǎn)品產(chǎn)量所必需的。

 

　　在優(yōu)化均勻性，重復(fù)性，產(chǎn)量和可靠性后，將在珠海中國科學(xué)院設(shè)立生產(chǎn)成熟的650 V GaN電源技術(shù)。（根據(jù)現(xiàn)場速記整理，如有出入敬請諒解?。?/div>