研发报告详细内容

晶湛:打破300毫米的壁垒

     

总部位于中国的晶湛已经展示了用于HEMT的300毫米硅基GaN外延片,以下是Rebecca Pool带来的关于这家外延片代工厂如何将其工艺规模扩大的情况报道。


今年9月,晶湛半导体公司展示了用于200V、650V和1200V功率应用的高质量300毫米硅基GaN HEMT外延片,声称取得了突破。为响应行业需求,这家中国纯外延代工厂将其200毫米AlGaN/GaN HEMT外延工艺转移到300毫米的硅衬底上,该公司首席执行官程凯表示,这是一个硬件改造和工艺控制的集体努力。

 

晶湛早在2014年就开发了其200毫米工艺。但正如程凯指出的那样:“我们决定根据市场要求转向300毫米。由于多年来的持续研究和开发,我们在优化了部分工艺(例如沉积和计量工具)后,将我们的技术转移到了更大的晶圆尺寸上。”

 

晶湛半导体结构的核心是一个高结晶质量的AlN基成核层,在其上生长含Al缓冲层,以缓解硅衬底和活性GaN层之间的晶格和热膨胀失配。得益于AlN成核层,晶湛半导体成功制造了300毫米硅基GaN HEMT,其缓冲层相对较薄,满足了漏电流要求,同时降低了整体器件成本。

 

据晶湛称,其最新外延片中的缓冲层也只有2到6微米厚,整个晶圆的成分均匀,并提供一致的电气特性。公司数据表明,晶圆弯曲度保持在可接受的50微米范围内,而泄漏电流在室温下为1μA/mm2

 

 

晶湛半导体首席执行官,程凯


正如程凯指出的那样:“多亏了我们的氮化铝成核层,我们有一个相当大的工艺窗口来管理厚缓冲层中的应力,并保持300毫米晶圆厂可接受的晶圆弯曲度。”

 

“此外,高质量的氮化铝还意味着缺陷,如氮化物/硅界面处的V型坑和回熔蚀刻缺陷,被降至最低,”他补充道,“因此,垂直方向的漏电流可以显著降低,满足最大300毫米的大尺寸硅衬底上的高压应用要求。”

 

程凯强调,尽管在向300mm晶圆尺寸转移时,在外延、应变管理和缺陷控制方面存在全行业挑战,但他的公司在其AlGaN/GaN HEMT结构中实现了出色的结构质量和电气特性。“这必将鼓励大功率集成电路的发展……(并)降低氮化镓功率器件的成本。”他说。

 

解决棘手问题

 

但是产量数据如何呢?许多行业参与者热衷于使用更大的晶圆尺寸并获得这种转变带来的成本优势,但低良率阻碍了他们,这已经不是什么秘密了。

 

程凯对300毫米晶圆尺寸的良率持乐观态度,但表示:“现在谈论我们的12英寸晶圆在衬底和外延方面的良率还为时过早。”

 

尽管如此,正如他补充说的:“我们还没有看到任何真正困难的物理障碍,但最终的良率提高取决于整个行业的努力,包括测试设备供应商、加工设备供应商、外延生长和器件制造商。”

 

早在2014年,晶湛还与Aixtron在其200毫米硅上的高压GaN HEMT结构上密切合作,使用高通量Crius II紧密耦合喷头反应器。这一次,此类系统细节并未公开,但程凯确信,由晶湛300 mm硅基GaN外延片制造的器件将具有成本竞争力。

 

“硅基氮化镓晶片的成本通常高于硅材料,但氮化镓材料具有非常独特的特性,”他说,“与硅功率器件比较,同样晶圆尺寸硅基氮化镓可以生产出三倍以上的器件,这使得氮化镓器件的成本与其硅竞争对手相当,甚至更低。”

 

那么,晶湛的下一步将何去何从?目前,这家纯外延代工厂正在向世界各地供应其大尺寸硅基GaN HEMT外延片——程凯表示,他的公司正在看到来自中国、亚洲其他地区、美国和欧洲的兴趣。他还指出垂直击穿测量表明该结构可以在200V、650V和1200V电压范围内运行,适用于各种电源应用,例如消费电子和数据中心应用。

 

虽然晶湛还开发了GaN-on-SiC、GaN-on-sapphire和GaN-on-GaN外延片,但目前对硅基GaN晶片的需求最大,用于射频、功率和microLED显示应用。“我们正在开发各种有趣的结构,但我们确实密切关注客户的需求,”他说,“作为一家商业公司,我们正在为工业界创造世界一流的产品。”

 

声明:本网站部分文章转载自网络,如涉及侵犯版权,请联系我们,我们立即删除。联系电话:0755-25988571

 

 

 


上一篇:III-V Epi:对速度的需... 下一篇:激光二极管的光明前景