近日，由國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）與第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）主辦，南方科技大學(xué)微電子學(xué)院與北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司共同承辦的第十七屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA 2020）暨2020國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS 2020）在深圳會(huì)展中心召開。

 

期間，德國(guó)愛(ài)思強(qiáng)股份有限公司協(xié)辦的“超寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)”分會(huì)上，中國(guó)電科十三所重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)工程師王元?jiǎng)値?lái)了“高性能Ga2O3  SBD功率器件研究”的主題報(bào)告，分享了最新研究成果。超寬禁帶氧化鎵（Ga2O3）材料具大禁帶寬度（4.5-4.8 eV）、高臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)（8 MV/cm）、低成本和大尺寸等優(yōu)勢(shì)，在功率開關(guān)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。超寬禁帶氧化鎵半導(dǎo)體是支撐未來(lái)軌道交通、新能源汽車、能源互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重點(diǎn)核心材料，是目前國(guó)際研究的熱點(diǎn)。

 

受限于介質(zhì)/氧化鎵高界面態(tài)密度，普通場(chǎng)板被高界面態(tài)屏蔽，難以發(fā)揮提升擊穿電壓的作用。研究首次提出自對(duì)準(zhǔn)類空氣橋場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，將陽(yáng)極金屬與界面態(tài)有效分離，降低界面態(tài)對(duì)場(chǎng)板的影響?；贐OE溶液對(duì)SiO2和SiNx腐蝕速率的差別，研究引入SiO2和SiNx雙層鈍化層，其中下層為腐蝕速率更快的SiO2，利用自對(duì)準(zhǔn)濕法腐蝕，形成空氣橋結(jié)構(gòu)；通過(guò)控制腐蝕時(shí)間控制空氣橋長(zhǎng)度。自對(duì)準(zhǔn)濕法腐蝕工藝不僅工藝簡(jiǎn)單，而且有利于實(shí)現(xiàn)高對(duì)稱性微型空氣橋結(jié)構(gòu)。相比于含常規(guī)場(chǎng)板的氧化鎵SBD器件，制備的含新型自對(duì)準(zhǔn)類空氣橋場(chǎng)板氧化鎵SBD擊穿提高提升兩倍以上，達(dá)到1100V，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了較低比導(dǎo)通電阻，僅為1.83 mΩ·cm2。實(shí)驗(yàn)表明自對(duì)準(zhǔn)類空氣橋場(chǎng)板工藝簡(jiǎn)單，且耐壓改善效果顯著，是一種有效的終端技術(shù)。

報(bào)告指出，超寬禁帶氧化鎵功率器件兼?zhèn)涓吣蛪?、低電阻和低成本三重?yōu)勢(shì)，是未來(lái)支撐軌道交通、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重點(diǎn)核心電子元器件。PECVD淀積介質(zhì)存在較為嚴(yán)重的界面態(tài)，場(chǎng)板技術(shù)無(wú)法充分發(fā)揮作用。通過(guò)引入熱氧化技術(shù)、自對(duì)準(zhǔn)空氣橋技術(shù)以及自氧化P型NiO技術(shù)，大幅提升氧化鎵SBD功率器件耐壓性能。探索新型高耐壓終端結(jié)構(gòu)改善器件耐壓、降低比導(dǎo)通電阻、增大器件耐受功率以及尋求器件散熱新途徑是未來(lái)氧化鎵功率器件發(fā)展的主要攻關(guān)方向。
 

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