相關研究成果于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器件及外延結構圖

實現(xiàn)這一器件所采用的GaN外延材料結構包括1.5μm薄層緩沖層和AlGaN/GaN異質(zhì)結結構。該外延結構由廣東致能團隊通過MOCVD方法在6英寸藍寶石襯底上外延實現(xiàn)，其外延結構如圖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的低導通電阻。

藍寶石上的薄緩沖層GaN技術可以顯著降低外延和加工難度，降低成本，使GaN成為1700 V甚至更高電平應用的有力競爭者。

圖2：GaN HEMT器件耐壓特性以及HTRB結果

藍寶石襯底上高性能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應力初步驗證了其魯棒性。

此外，高均勻性、廉價襯底、簡單外延等優(yōu)勢勢必會加速降低成本，推動GaN HEMT走向更廣闊的應用領域。

來源：西安電子科技大學廣州研究院/廣州第三代半導體創(chuàng)新中心、致能科技

更多SiC和GaN的市場資訊，請關注微信公眾賬號：集邦化合物半導體。

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)效率及可靠性試驗等方面已做到業(yè)內(nèi)領先。

據(jù)悉，氮化鎵作為新興的寬禁帶半導體材料，以其為基礎的氮化鎵功率器件已成為第三代功率半導體的主要發(fā)展方向之一。氮化鎵功率器件具有速度快、能耗低、應用范圍廣等優(yōu)點，可大幅降低應用系統(tǒng)的體積與成本，是支撐儲能、電動汽車、5G通信等產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的核心基礎部件。

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型（E-Mode）和耗盡型兩大技術路線，增強型是常關器件，耗盡型則是常開器件。從主流玩家方面來看，納微半導體、英飛凌、GaN Systems、EPC、英諾賽科以及氮矽科技等企業(yè)采用增強型設計路線；Transphorm、PI、TI、Nexperia、鎵未來以及華潤微等公司則采用耗盡型設計路線。

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開關技術，強化了公司在高壓GaN技術領域的持續(xù)領先地位，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。（化合物半導體市場Zac整理）

更多SiC和GaN的市場資訊，請關注微信公眾賬號：集邦化合物半導體。