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氮化镓功率电子器件技术进展探讨(三) |IFWS&SSLCHINA2024

发表于:2024-12-19 来源:半导体产业网 编辑:

氮化镓电力电子器件在新一代高效率、小尺寸的电力转换与管理系统、电动机车、工业电机等领域具有巨大的发展潜力。全球GaN功率半导体市场规模迅速增长,半导体大厂通过并购等方式加强在GaN领域的技术储备和市场布局。 近期,第十届国际第三代半导体论坛&第二十一届中国国际半导体照明论坛(IFWS&SSLCHINA2024)在苏州召开。

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期间,由北京北方华创微电子装备有限公司、苏州思体尔软件科技有限公司、国家第三代半导体技术创新中心(苏州)、深圳平湖实验室协办支持的“氮化镓功率电子器件技术III”的分会上,海思半导体有限公司功率器件技术专家包琦龙、山东大学陈思衡、中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员胡卫国、南方科技大学研究教授汪青、北京大学研究员魏进、中国科学院苏州纳米所特别研究助理郭小路、大连理工大学雷芸、南京大学郝琳、中山大学许森源等嘉宾们齐聚,共同探讨氮化镓功率电子器件技术进展与发展趋势。

包琦龙

包琦龙

海思半导体有限公司功率器件技术专家

海思半导体有限公司功率器件技术专家包琦龙做了“ICT场景下中低压 (<200V) GaN 器件应用挑战”的主题报告,分享了封装、应用、可靠性等相关进展。报告显示,DrGaN技术探索方面,先进制程下FOM极致优化,充分挖掘GaN HEMT潜力。通过12 inch产线先进工艺设备实现极小尺寸GaN HEMT器件制备,极致优化GaN HEMT器件FOM,突破传统CMOS极限。结合wafer bonding工艺,实现GaN/Si同片集成。器件尺寸优化提升空间大,pGaN结构沟道长度压缩挑战大。报告显示,器件元胞设计、封装、可靠性、应用领域仍有提升空间,亟需业界同仁倾力投入。结合先进制程和工艺优化,GaN参数指标可大幅领先同等电压Si器件水平。在热阻测试、高结温 GaN 能力提升(175°)、机械应力、集成/合封、PCB互联布局。

陈思衡

 

陈思衡

山东大学

山东大学陈思衡做了“高阈值电压(VT = 7 V)增强型GaN功率器件研究”的主题报告,分享了相关研究进展。MIS复合栅极可以有效提高增强型P-GaN gate HEMT阈值电压;MIS复合栅极存在界面质量难以控制,栅极耐压降低,阈值电压调控复杂等问题;通过氧化处理得到的GaON拥有更优异的材料特性;氧气处理 (OT) 可以优化表面质量并修复损伤;致密的GaON起到过渡的作用,优化了P-GaN和介质层之间的界面质量;OTALD技术大幅提高了器件阈值电压,并且器件电学性能具有优异的稳定性;OTALD技术可以抑制栅极漏电并减小P-GaN表面态,器件具有更优异的高压特性;OTALD技术在高栅极驱动电压和大功率器件中具有巨大的应用潜力。

胡卫国 

胡卫国

中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员

中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员胡卫国做了“AlGaN/GaN HEMT能带工程与制造工艺”的主题报告,分享了相关研究进展。报告显示,开发了HEMT压电模型、晶片生长和器件工艺。击穿电压大于915V,最大电流大于10A。提出了一种界面驱动的欧姆接触策略。TiAl/TiAlTa/Au接触实现了0.07Ωmm的超低Rc。揭示了HEMT中的机械热电耦合机制。开发了HEMT-MEMS,并实现了具有无条件和条件反射的类神经分层控制系统。

 汪青

汪青

南方科技大学研究教授

《GaN单片集成器件和感算一体智能传感系统研究》

 魏进

魏进

北京大学研究员

《面向高压高频应用的GaN功率元件的动态稳定性挑战》

 郭小路

郭小路

中国科学院苏州纳米所特别研究助理

中国科学院苏州纳米所特别研究助理郭小路做了”Si衬底/GaN衬底上的GaN基纵向功率二极管“,分享了GaN与垂直功率器件、轻掺杂技术、边缘终止和硅基GaN器件、GaN上的垂直GaN器件等相关进展。研究显示,通过调整生长条件,实现了漂移层的可重复和可控的轻掺杂技术;氮注入硅基600V GaN垂直SBD和硅基1200V GaN pn二极管的边缘终止;从高电场下的模拟来看,Ref-SBD的失效源于局部电应力,而NIT-SBD的局部热应力。

 雷芸

雷芸

大连理工大学

大连理工大学雷芸做了”基于薄势垒结构和AlSiO复合栅介质的高饱和电流增强型GaN基MIS-HEMT器件研究“的主题报告,分享了相关研究进展。随着高频和高功率应用的市场需求,GaN基功率器件在传统和新兴领域都显示出巨大的潜力;与D型HEMT相比,E型GaN基HEMT已成为提高器件安全性、操作可靠性和简化栅极驱动电路设计的关键研究方向;优化凹栅MIS HEMT中的栅极电介质和界面质量是一个关键的研究重点(结合Al2O3和SiO2优点的AlSiO复合电介质);AlSiO复合电介质是平衡E型GaN基MIS HEMT中Vth和击穿场的有效解决方案,为未来的栅极电介质设计提供了新的见解和方向。

 郝琳

郝琳

南京大学

《高性能凹槽栅结构的BaTiO3-AlGaN/GaN MOS HEMTs》

 许森源

许森源

中山大学

中山大学许森源做了”基于多级拓扑的GaN功率HEMT器件nFOM分析“的主题报告,分享了相关研究成果。报告显示,GaN功率HEMT的nFOM值与阻断电压之间的相关性不如Si MOSFET明显,这给应用多级拓扑结构显著降低GaN器件的损耗带来了困难。通过工艺优化和芯片结构的合理设计,可以进一步降低低压GaN-HEMT的nFOM值。此外,GaN HEMT制造商需要建立统一的阻断电压裕度标准。GaN功率HEMT的多层次应用值得期待和推广。

(根据现场资料整理,仅供参考)  

 

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