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晶湛展示300mm硅基氮化镓HEMT晶圆

2021/9/28 19:30:44      材料来源:化合物半导体

外延片在200V、650V和1200V功率应用中表现出均匀性和低晶圆弯曲度


位于中国苏州工业园区的GaN晶圆外延片代工厂晶湛半导体宣布,它已经展示了一系列高质量的300mm硅基氮化镓HEMT外延片,它们具有良好的厚度均匀性和低晶圆弯曲度,适用于200V、650V和1200V功率应用——为使用更复杂的300mm CMOS兼容线的器件加工铺平了道路。

 

基于GaN-on-Si HEMT技术的商用GaN功率器件在消费电子、工业电子和数据中心以及能源、汽车和移动领域等广泛应用中越来越受欢迎。在成本降低和更复杂的集成电路设计的推动下,该行业现在正朝着更大的晶圆尺寸发展。

 

继2014年成功推出商用200mm硅基氮化镓HV HEMT外延片后,晶湛半导体现在已经成功将其AlGaN/GaN HEMT外延工艺转移到300mm硅衬底上,同时保持了出色的厚度均匀性和50μm以内的低晶圆翘曲。垂直电压击穿测量表明该晶片适用于 200V、650V 和 1200V 电源应用(本页顶部图 1)。

 

 

为解决晶圆开裂/弯曲和高结晶缺陷的关键问题而采用的300毫米硅基氮化镓外延层结构如上图2(a)所示。生长从AlN成核层开始,然后是应力消除层、GaN缓冲层、AlGaN势垒层和GaN帽。如上图2(b)所示,狭窄的XRD AlN(002)峰和良好的FWHM均匀性表明整个300mm晶圆结晶质量很高。

 

图3(上图)显示了AlGaN势垒层中的Al成分和在从晶圆中心到晶圆边缘的九个位置测量的2DEG载流子浓度。测量结果表明,AlGaN 势垒层中Al成分的平均值为19.9%,标准值为0.68%(图 3a),表明具有均匀的2DEG电气特性。这已被CV测量所证实,显示平均电子浓度为 7.2E12 cm -2且误差小于2%(图 3b)。

 

“得益于我们优化的AlN成核层,我们能够生产无裂纹的GaN基HEMT外延片,满足300mm以下的大尺寸硅衬底的漏电流要求,”晶湛CEO程凯说,“尽管在向300毫米晶圆尺寸发展时,在外延工艺、应变管理和缺陷控制方面存在挑战,但我们在AlGaN/GaN HEMT结构中实现了出色的结构质量和电气性能。这必将鼓励大功率集成电路的开发,以生产片上系统,并进一步降低GaN功率器件的成本。”

 

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