全球首片8英寸藍寶石基GaN HEMTs晶圓發布

作者 | 發布日期 2024 年 04 月 11 日 18:00 | 分類 產業

4月10日,在2024武漢九峰山論壇上,西安電子科技大學郝躍院士、張進成教授課題組李祥東團隊與廣東致能科技聯合攻關,展示了全球首片8英寸藍寶石基GaN HEMTs晶圓。通過調控外延工藝,外延片不均勻性控制在4%以內,所制備的HEMTs器件的cp測試良率超過95%,擊穿電壓突破了2000V。

source:致能科技

而在今年1月,致能科技還與郝躍院士、張進成教授團隊等合作攻關,通過采用致能科技的薄緩沖層AlGaN/GaN外延片,成功在6英寸藍寶石襯底上實現了1700V GaN HEMTs器件。

據介紹,近年來,藍寶石襯底技術路線已被廣泛認為是實現1200-3300V GaN HEMTs的首選方案。隨著8英寸藍寶石襯底制備工藝的日趨成熟和大批量出貨,其單片價格將快速跌破1000元人民幣。屆時,疊加超薄緩沖層和簡單場板設計等優勢,藍寶石基GaN HEMTs晶圓成本有望進一步降低,并將對現有Si MOSFET、IGBT以及SiC MOSFET產生強烈沖擊。

據悉,藍寶石GaN晶圓是一種先進的半導體材料,它結合了GaN的優異電子特性和藍寶石襯底的高熱導性。這種材料在高頻、高功率和高溫度應用中表現出色,尤其是在光電子和功率電子領域。然而,由于藍寶石和GaN的結晶常數不同,這種材料的生產面臨一些技術挑戰,例如缺陷密度較高和無法形成滿足高電壓、大電流要求的器件。

為了攻克技術難題,研究人員和企業已經開發出了多種生長GaN結晶的方法。其中,氫化物氣相外延法(HVPE)是一種常見的方法,它能夠在高溫下快速生長GaN結晶,但也可能導致晶圓翹曲和缺陷。另一種方法是氨熱法,它通過提高氨的溫度和壓力,使GaN多結晶在超臨界狀態下溶解,然后在GaN種晶上沉淀出單晶,這種方法可以生成高質量的單結晶,但在生長大尺寸晶圓方面仍需時間積累。

盡管存在技術挑戰,但近年來產業界在GaN晶圓的技術研發方面已經取得了顯著進展。例如,日本大阪大學和豐田合成株式會社合作研發的新技術,結合了鈉助溶劑法和點籽晶法,成功制造出了高質量、低成本的體塊式GaN晶圓,這種方法有望實現大尺寸晶圓的生產,并且已經成功制成了6英寸和10英寸的GaN襯底。這些進展表明,GaN晶圓的生產技術正在不斷成熟。(集邦化合物半導體Zac整理)

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