2016年11月15日至17日,中國(guó)科技部與北京市人民政府主辦的2016中國(guó)(北京)跨國(guó)技術(shù)轉(zhuǎn)移大會(huì)暨第三代半導(dǎo)體國(guó)際會(huì)議在北京國(guó)際會(huì)議中心舉行。其中,大會(huì)從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用等全鏈條策劃,通過(guò)高峰論壇、專(zhuān)題研討、應(yīng)用峰會(huì)、合作論壇和創(chuàng)新大賽等多種形式,圍繞第三代半導(dǎo)體的前沿發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用設(shè)置多個(gè)專(zhuān)場(chǎng)重點(diǎn)討論。
11月16日,圍繞氮化鎵及其它新型寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件技術(shù)設(shè)置的專(zhuān)題分會(huì),由山東大學(xué)校長(zhǎng)、教授張榮,北京大學(xué)物理學(xué)院教授、北京大學(xué)寬禁帶半導(dǎo)體聯(lián)合研究中心主任張國(guó)義,美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)教授、美國(guó)工程院院士Fred C. LEE聯(lián)合坐鎮(zhèn),召集了全球頂級(jí)專(zhuān)家精英,打造一場(chǎng)氮化鎵等第三代半導(dǎo)體電力電子器件的盛會(huì)。會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)十分火爆,受場(chǎng)地限制,很多與會(huì)代表都站著聽(tīng)完會(huì)議,火爆程度可想而知!
會(huì)上,來(lái)自比利時(shí)EpiGaNnv首席執(zhí)行官兼共同創(chuàng)始人Marianne GERMAIN,介紹了“大直徑硅外延片上的氮化鎵高效率的功率切換”研究報(bào)告。
Marianne Germai1999年取得比利時(shí)烈日大學(xué)電機(jī)工程PhD。她建立了烈日大學(xué)與與亞琛工業(yè)大學(xué)的密切合作,并被美國(guó)普渡大學(xué)和德國(guó)維爾茨堡大學(xué)邀請(qǐng)為邀請(qǐng)科學(xué)家。2001年,她加入了IMEC(一家位于比利時(shí)的國(guó)際微電子研究中心),并領(lǐng)導(dǎo)了高功率/高頻應(yīng)用的氮化鎵技術(shù)的發(fā)展。2004年開(kāi)始,她任職項(xiàng)目經(jīng)理管理“Efficient Power/GaN”項(xiàng)目,于2007年至2010年任職“III-V systems”組組長(zhǎng)。2008年至2009年,她通過(guò)了比利時(shí)弗拉瑞克魯汶根特管理學(xué)院培訓(xùn)管理課程。2010年5月,她和同事Joff Derluyn博士和Stefan Degroote 博士聯(lián)合創(chuàng)立了EpiGaN nv(清潔技術(shù)副產(chǎn)品,制造應(yīng)用電子產(chǎn)品的氮化鎵外延)。現(xiàn)任職首席執(zhí)行官兼董事會(huì)成員。她已經(jīng)發(fā)表和共同發(fā)表了超過(guò)100篇文章。她共同擁有幾個(gè)氮化鎵材料和器件方面的專(zhuān)利。
她表示,為延伸硅材料的電力電子特性,必須采用GaN-on-Si技術(shù)。該技術(shù)能夠減小能量損耗(能量供給,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)),并且能夠允許高的操作溫度(服務(wù)器,電動(dòng)車(chē)輛……),同時(shí)減小功率轉(zhuǎn)換器(電腦電源、汽車(chē)、空間……)的體積和重量。
GaN-on-Si技術(shù)能夠打破硅邊界的高效功率轉(zhuǎn)換的決定性?xún)?yōu)勢(shì)在于它很好地將高性能和低成本結(jié)合在一起。這主要?dú)w功于使用低成本硅襯底,可以獲得大硅片,完全兼容于現(xiàn)有的硅生產(chǎn)線(xiàn)和生產(chǎn)車(chē)間。以15年以上的MOCVD生長(zhǎng)三族氮化物結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn),EpiGaN已經(jīng)建立了獨(dú)特的工藝用于生長(zhǎng)GaN基電力電子和射頻電子應(yīng)用的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵的差異性之一是原位生長(zhǎng)的外延片的封蓋過(guò)程,作為優(yōu)化的表面鈍化層,能夠生產(chǎn)更牢固,并且更可靠的器件,同時(shí)可以減小晶體管的尺寸,因此增加了每個(gè)晶圓上的芯片數(shù)目(每個(gè)晶圓上多30%)。
特別考慮到非常薄的AlN二進(jìn)制界限形成的2DEG。在硅襯底上生長(zhǎng)的這些SiN/AlN/GaN結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出很高的載流子密度,同時(shí)保持極好的遷移率。與InAlN晶格匹配的異質(zhì)結(jié)構(gòu)相反,這些結(jié)構(gòu)的漏電流很低。本文將給出最新的150 nm和200 nm晶圓的發(fā)展,在室溫和150℃條件下減小泄漏結(jié)構(gòu),具有極好的動(dòng)態(tài)電阻特性,適合高電壓開(kāi)關(guān)應(yīng)用。