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【IFWS 2016】程凯: 电力电子应用的硅基氮化镓平台

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-11-22 来源:中国半导体照明网浏览次数:520
   2016年11月15日至17日,中国科技部与北京市人民政府主办的2016中国(北京)跨国技术转移大会暨第三代半导体国际会议在北京国际会议中心举行。其中,大会从技术、产业、应用等全链条策划,通过高峰论坛、专题研讨、应用峰会、合作论坛和创新大赛等多种形式,围绕第三代半导体的前沿发展和技术应用设置多个专场重点讨论。
 
  11月16日,围绕氮化镓及其它新型宽禁带半导体电力电子器件技术设置的专题分会,由山东大学校长、教授张荣,北京大学物理学院教授、北京大学宽禁带半导体联合研究中心主任张国义,美国弗吉尼亚理工大学教授、美国工程院院士Fred C. LEE联合坐镇,召集了全球顶级专家精英,打造一场氮化镓等第三代半导体电力电子器件的盛会。会议现场十分火爆,受场地限制,很多与会代表都站着听完会议,火爆程度可想而知!
【IFWS 2016】程凯: 电力电子应用的硅基氮化镓平台
  会上,来自苏州晶湛半导体有限公司总裁程凯介绍了电力电子应用的硅基氮化镓平台等报告。硅基氮化镓是下一代电力电子的划时代技术。广泛使用的高质量硅基氮化镓材料是实现GaN功率器件的大规模生产的关键。报告中展示了我们最近关于高电压大尺寸硅基氮化镓外延晶片的成果。通过使用 multiple-(Al)GaN 过渡层,可以证明厚(> 4um)氮化物缓冲层具有> 1000V的垂直击穿电压。
 
  实际上对于氮化镓做这个来讲,它最重要的就是它比较看的这个禁带宽度,所有的特点都是基于它的这个禁带的宽度而言的。它的最大的优势就能把氮化镓的性能和同时跟硅的成本结合起来,另外有一个大的尺寸,6寸和8寸。英飞凌认为碳化硅和氮化镓在未来扮演的不同的角色。从商业的价值角度来讲,市场应用需求也是蛮大的。估算来说,对于900伏以下的应用,它的整个的市值也是超过三分之二的,全球范围市场应该是超过200亿美元。
 
  介绍一下我们基本的一个材料结构,它的厚度最后能涨到6微米以上,我们有自己的一个控制的工艺,来实现这个厚的材料,最后还有一个比较高的集成电压。可以把它这个表面控制得没有缺陷,可以保证它的纵向的集成电压可以控制比较低的漏电。可以看到我们二维的铝氮的生产模式。另外,这个边缘的裂纹也是很少,表面的形貌也是控制得比较好。如果我们做这个厚度的均匀性的测试,可以看到我们的外延结构,这里是一个结果,它的总的厚度是超过5微米的,绝缘性应该是在1%以内。这里面我需要重点提到的是,我们可以在这个标准厚度的6寸的硅衬底上,生产控制在20微米以内,即使它的厚度是比较薄的情况下。这个铝分也是比较均匀的,可以看到我们边缘的裂纹也是非常少。
 
  目前,我们现在是在做一些产业化的工作,所以说缺陷这个是一个非常关键的问题。所以对我们外延材料,进行缺陷方面的一个判断。首先是它的边缘的裂纹,总的裂纹长度,整片的是不超过10个毫米。另外一个,在外延过程中可以看到,没有一个大的缺陷。表面的凹坑的缺陷,整片也是比较少,不会超过40个,应该是接近0.1-0.2每平方厘米这个水平。这是一些细节,但是在局部有一些问题,但是在总的来说,片子没有大的裂纹。这是一个小的亮点,这是一个二维电子其特性。这是它的垂直的击穿的测试,如果用1毫安每平方厘米的标准,无论是正向还是反向的击穿的测试,都可以超过1100伏,如果跟市面上能够买到的产品相比,我们这个还是比较有竞争力的。
 
  除此此外,他还介绍了其他几种结构材料。并表示,氮化镓已经基本进入了一个产业化的环节,但是从材料的生长,到器件的设计方面,需要两方的配合来推动这个事情的进一步发展。
 
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