近日，由國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）與第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）主辦，南方科技大學(xué)微電子學(xué)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的第十七屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA 2020）暨2020國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS 2020）在深圳會展中心召開。
期間，由江蘇南大光電材料股份有限公司、中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）股份有限公司、廣州南砂晶圓半導(dǎo)體技術(shù)有限公司協(xié)辦的“襯底、外延及生長裝備”分會上，北京大學(xué)物理學(xué)院高級工程師楊學(xué)林分享了“硅襯底上氮化物大失配異質(zhì)外延生長”的主題報告。詳細(xì)分享了Si(111)襯底上GaN厚膜、AlN厚膜外延生長、Si(100)襯底上單晶GaN薄膜的外延生長、AlN/Si界面寄生電導(dǎo)產(chǎn)生機理及其抑制方法等方面的研究成果。
GaN功率電子器件是下一代電力電子的一個重要方向，大尺寸、低成本、與現(xiàn)有Si集成電路制備工藝兼容是降低GaN功率電子器件制造成本的唯一有效途徑。氮化物半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究前沿受到學(xué)術(shù)界、企業(yè)界高度重視。Si襯底上GaN向著大尺寸、厚膜化、低缺陷密度方向發(fā)展。高密度缺陷和殘余應(yīng)力嚴(yán)重影響器件性能，成為制約Si襯底上GaN電子器件發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。
高密度缺陷和殘余應(yīng)力嚴(yán)重影響器件性能，成為制約Si襯底上GaN電子器件發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。低位錯密度GaN厚膜外延難度很大，難點是既能降低位錯密度又能保持壓應(yīng)力。Si襯底上AlN外延難點涉及大的晶格失配和熱失配、缺少能給AlN提供壓應(yīng)力的緩沖層。
Si(100)是現(xiàn)有CMOS工藝主流襯底，Si(100)襯底上外延GaN是走向IC集成的一個重要途徑，報告分享了Si (100) 襯底上單晶GaN的實現(xiàn)、基于N摻雜的石墨烯緩沖層、石墨烯上氮化物的取向特征以及石墨烯上氮化物成核和取向的演化。探討了GaN-on-Si RF 器件射頻損耗問題、AlN/Si界面寄生電導(dǎo)、AlN/Si界面寄生電導(dǎo)的產(chǎn)生機制、界面寄生電導(dǎo)的抑制機理、Al原子擴散對射頻損耗的影響等問題。
報告中，提出采用Ga空位工程，在Si(111)襯底上實現(xiàn)高質(zhì)量的GaN厚膜。采用圖形化結(jié)構(gòu)，在Si襯底上實現(xiàn)高質(zhì)量AlN厚膜。采用石墨烯作為緩沖層，在Si(100)襯底上實現(xiàn)單晶GaN薄膜。提出了抑制AlN/Si界面寄生電導(dǎo)的方法。
他是北京大學(xué)物理學(xué)院高級工程師，國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者。先后在吉林大學(xué)和北京大學(xué)獲學(xué)士和博士學(xué)位，東京大學(xué)博士后。近年來在Si襯底上GaN基材料的MOCVD外延生長、C雜質(zhì)的摻雜調(diào)控、缺陷影響電子器件可靠性的機理研究等方面取得了多項進(jìn)展。迄今在PRL、AFM、APL等期刊上共發(fā)表SCI論文70多篇，在本領(lǐng)域國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議上做邀請報告10多次，申請/授權(quán)國家發(fā)明專利10多件。
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