碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）作為第三代半導體材料的典型代表，也代表了功率電子器件的發展方向，在新一代高效率、小尺寸的電力轉換與管理系統、新能源汽車、工業電機等領域具有巨大的發展潛力。

 

　　2019年11月25-27日，第十六屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA 2019）暨2019國際第三代半導體論壇（IFWS 2019）在深圳會展中心盛大舉行。作為論壇重要的技術分會，“功率電子器件及封裝技術Ⅱ”論壇于26日下午成功召開。該分會由國家半導體照明工程研發及產業聯盟、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟主辦，深圳第三代半導體研究院與北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司共同承辦，得到了深圳市龍華區科技創新局、德國愛思強股份有限公司、國家電網全球能源互聯網研究院有限公司、中國電子科技集團第十三研究所、英諾賽科科技有限公司、蘇州鍇威特半導體股份有限公司的協辦支持。該會加拿大多倫多大學吳偉東教授主持。

　　硅基氮化鎵是一種性能優良的高功率電子材料，具有高擊穿電壓、低導通電阻、低成本等優點。然而，由于GaN與Si晶格失配較大，硅基氮化鎵的晶體質量不可避免地很差，需要碳摻雜來實現高隔離度。眾所周知，碳摻雜在GaN層中產生了深陷阱，在工作過程中會產生較高的電阻等負面影響（高動態Ron）。此外，晶體質量差的GaN往往表現出較高的失效率，降低了器件的可靠性。這就阻止了GaN-on-Si高功率外延器件向大眾市場和汽車等應用領域的滲透。會上，邀請到了德國ALLOS Semiconductors首席技術官Atsushi NISHIKAWA分享了《通過高品質硅基氮化鎵外延以實現無碳摻雜的高隔離性和高動態表現》研究報告。

　　與其他公司不同的是，ALLOS Semiconductors是唯一一家能夠為HPE應用而生長高晶體質量GaN的公司，因為我們已經開發了ALLOS的專有緩沖技術幾十年。利用該技術，我們可以在大直徑Si襯底上生長出厚度高、質量好的GaN，最大可達200mm，最適合于HPE的應用。演講中，展示厚的和高質量的GaN-on-Si在高隔離度方面的優勢，即使沒有碳摻雜，也能在600v下實現低漏電流和優異的動態性能，顯示在600v以下的動態Ron比小于1.25。

 

　　由于碳摻雜會導致很高的啟動電阻，同時降低氮化鎵晶體的質量以及器件可靠性。但是我們在十幾年前就開發出ALLOS獨有的緩沖層生長技術，可以生長高功率電子器件用的高質量氮化鎵水晶。由于這項技術，我們可以在8英寸以下的硅襯底上生長很厚質量很高的氮化鎵層。這個報告中，我們會展示生長很厚質量很高的硅基氮化鎵技術，可以實現不摻雜碳的情況下600V的低泄露電流以及很好的動態性能。