宽禁带半导体电力电子器件近年来不断获得技术的突破,具备广泛的市场应用前景。这类器件具备更高的效率、更高的开关频率和更高的工作温度等优势,在新能源发电、电动汽车、充电桩、电力转换及管理系统和工业电机领域等已展现出其巨大的应用潜力。
陈 敬 香港科技大学教授
为助力中国第三代半导体行业发展提质增效,更好地整合国内外第三代半导体行业的优势资源,实现中国半导体行业迅速崛起。2017年11月1日,由第三代半导体产业技术创新战略联盟、国家半导体照明工程研发及产业联盟、北京市顺义区人民政府主办的第十四届中国国际半导体照明论坛暨 2017 国际第三代半导体论坛开幕大会在北京顺义隆重召开。会期两天半,同期二十余场次会议。2日上午,举行的“氮化镓功率电子器件”分会,由香港科技大学陈敬教授主持。
周达成 美国伦斯勒理工学院教授
美国伦斯勒理工学院教授周达成分享了名为“GaN和SiC功率器件鲁棒性和可靠性”的报告。周教授分享了现在市场上已经商业化的几个厂家的GaN和SiC功率器件的可靠性,最后的结论都是可靠性令人堪忧。他分别从导通电流、击穿电压、鲁棒性(SOA)/可靠性(HTRB)权衡进行了深度分析。最后他提出了GaN和SiC功率器件面对的3个挑战:一是如何达到Si基功率器件的可靠性,二是如何实现大规模量产并降低成本,,三是要建设专门的SiC生产线还是使用Si CMOS生产线来加工GaN和SiC器件。
Wai Tung NG 加拿大多伦多大学教授
加拿大多伦多大学教授Wai Tung NG分享了名为“GaN功率晶闸管栅极驱动”的报告。他在报告中首先定义了一下GaN功率晶闸管,随后他介绍了不同的GaN功率晶闸管的驱动理念和目标,现有商业化的栅极驱动和他们的缺陷,回顾了几个典型的GaN功率晶闸管驱动IC设计,最后总结了一下设计方面的趋势和挑战。
任国强 中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所博士
中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所任国强博士分享了名为“氮化镓单晶生长及应用”的报告。他首先阐述了GaN单晶衬底为基础的功率器件的优势;随后讲述了现在市场上氮化镓单晶生长的常用方法;接着分享了苏州纳米所所使用的方法以及单晶生长过程中遇到的问题;最后又展示了他们再同质外延领域的一些研究结果。
黄 森 中国科学院微电子研究所研究员
中国科学院微电子研究所研究员黄森博士分享了“基于超薄壁垒AlGaN / GaN 异质结构的常关型GaN MIS-HEMTs器件制造”报告。黄森博士表示氮化镓基增强型MIS/MOS-HEMT功率开关器件被认为是下一代GaN功率电子技术的良好选择。中科院微电子所与中科院苏州纳米所以及香港科技大学合作,利用MOCVD外延良好的厚度控制能力,在大尺寸Si衬底上外延出超薄势垒AlGaN(<6nm)/GaN异质结构(本征增强型),然后采用CMOS工艺中高温LPCVD-SiN钝化实现栅极以外二维电子气(2DEG)的恢复,实现了无需栅槽刻蚀(recess-free)、650V/0.75Ω绝缘栅GaN增强型MIS-HEMT器件,显著提高了大尺寸Si基GaN增强型MIS/MOS-HEMT的阈值均匀性和良率。这种top-down工艺制程可有效促进绝缘栅Si基GaN MIS/MOS-HEMT器件的产业化制备。
金源俊 英诺赛科(珠海)科技有限公司副总经理
英诺赛科(珠海)科技有限公司副总经理金源俊介绍“200mm CMOS晶圆厂无分散增强型650VGaN-on-Si HEMTs 器件工艺”报告。他表示,由于缺乏低成本GaN体衬底,GaN被外延生长在各种基底上,最常见的是蓝宝石,碳化硅(SiC)和硅。虽然晶格常数和热膨胀系数(CTE)的失配使外延GaN很困难,特别是对于较大的Si衬底尺寸,但是对GaN生长Si衬底变得有吸引力,因为Si的晶圆直径大(200mm及更高)。GaN器件应当设计为增强型(e-mode),并通过低成本,可重复和可靠的生产工艺制造,实现增强型器件。在新的或现有的200mm中制造GaN-on-Si功率器件的能力生产设施会提供进一步的成本竞争力。
Alexander LOESING 德国ALLOS Semiconductors GmbH市场总监
来自德国ALLOSSemiconductors GmbH市场总监Alexander LOESING带来“无碳掺杂GaN-on-Si大外延片实现低漏电流”报告。AlexanderLOESING表示,最近硅衬底上GaN的功率器件已经可以量产,但是一直存在对于更好品质的需求:需要减少器件漏电流,需要器件工作在更高的电压、电流。GaN器件到目前为止已经不能到达其理论电场极限(Ec)。为此,碳掺杂经常用来弥补这一缺陷以达到预期的漏电流。不幸的是,碳掺杂GaN可能恶化器件的动态开关特性和晶体质量。因此ALLOS致力于研究无碳掺杂GaN-on-Si大外延片实现低漏电流。目前ALLOS通过3方面来实现这个目标:叠层设计、晶体质量的提高、增加GaN层的厚度,而且已经取得了良好的效果。
张 连 中国科学院半导体研究所固态照明研发中心
中国科学院半导体研究所固态照明研发中心张连分享“选择区域生长AlGaN/GaN异质结双极晶体管的n-AlGaN发射器”研究报告。她表示,GaN基异质结双极晶体管(HBT)具有本征优点,例如更高线性度,常关工作模式和更高的电流密度。然而,其发展进度缓慢。一个主要问题是由低自由空穴浓度引起的基极层的低导电性,以及外部基极区域的等离子体干蚀刻损伤。最常见的因素之一是难以获得高质量的选择性区域再生长基底层和发射极层。
她还介绍了
使用选择性区域再生法有利于实现高频HBT。通过优化p-GaN基极和再生长的n-AlGaN发射极层之间的界面质量,很大可能实现相关器件。