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主题

2 篇 硅基氮化镓功率器...
1 篇 泄漏电流抑制
1 篇 生产工艺
1 篇 热氧化刻蚀工艺
1 篇 二维电场优化
1 篇 封装形式
1 篇 增强型mos-hemt
1 篇 湿法刻蚀工艺

机构

1 篇 中航微电子有限公...
1 篇 浙江大学

作者

1 篇 李君儒
1 篇 李华华
1 篇 郑晨焱
1 篇 姜元琪
1 篇 汤岑
1 篇 肖霞
1 篇 袁理
1 篇 王云波
1 篇 刘春华

语言

2 篇 中文

检索条件"主题词=硅基氮化镓功率器件"

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基于8英寸化合物半导体器件生产技术开发硅基氮化镓功率器件

基于8英寸化合物半导体器件生产技术开发硅基氮化镓功率器件

引用

第一届全国宽禁带半导体学术及应用技术会议

作者：袁理肖霞李华华姜元琪王云波李君儒郑晨焱刘春华中航(重庆)微电子有限公司重庆401331

基于化合物半导体器件生产技术,中航(重庆)微电子有限公司建立了国内首条8英寸硅基氮化镓器件生产线,并于近日成功开发出国内首例基于8英寸材料的氮化镓功率器件N1BH60010A.该器件实现了600伏特耐压及10安培直流输出电流,可广泛用于PFC... 详细信息

基于化合物半导体器件生产技术,中航(重庆)微电子有限公司建立了国内首条8英寸硅基氮化镓器件生产线,并于近日成功开发出国内首例基于8英寸材料的氮化镓功率器件N1BH60010A.该器件实现了600伏特耐压及10安培直流输出电流,可广泛用于PFC、DC/DC converter、DC/AC inverter等功率电子系统中,针对当下高速电源、不间断电源、汽车电源、航空航天电源、太阳能发电等电源管理应用市场,提出了更紧凑、更高效的解决方案.中航微电子从2013年开始硅基氮化镓功率器件的研究，在国家02科技重大专项的支持下，目前已经建成独具特色的8英寸化合物半导体器件生产线，可以提供包括低电阻欧姆接触、低漏电表面钝化与隔离、低栅漏栅介质层淀积、大电流器件互联、8英寸硅基氮化镓晶片减薄与划片等在内的完整硅基氮化镓器件制造能力。与此同时，针对不同产品应用类型，公司正在开发包括传统TO系列功率器件封装、Flip-chip倒装和陶瓷金属封装等多种器件封装形式，满足市场需求。

关键词：硅基氮化镓功率器件生产工艺封装形式

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增强型高压AlGaN/GaN HEMTs器件的场优化技术及关键工艺研究

增强型高压AlGaN/GaN HEMTs器件的场优化技术及关键工艺研究

引用

作者：汤岑浙江大学

学位级别：博士

Ⅲ-Ⅴ族化合物材料氮化镓相比于硅材料具有更大的禁带宽度、更高的击穿场强,是第三代半导体材料中的杰出代表。不同于传统硅基半导体器件,基于氮化镓材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,利用氮化镓异质结中的极化效应,在异质结界面获得... 详细信息

Ⅲ-Ⅴ族化合物材料氮化镓相比于硅材料具有更大的禁带宽度、更高的击穿场强,是第三代半导体材料中的杰出代表。不同于传统硅基半导体器件,基于氮化镓材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,利用氮化镓异质结中的极化效应,在异质结界面获得具有高电子浓度、高电子迁移率以及高饱和电子漂移速度的横向电子沟道实现器件的导通。这些优异的电学特性决定了 AlGaN/GaNHEMTs器件在高频、高压以及高功率密度的功率半导体器件领域存在巨大的产业潜力。尽管AlGaN/GaNHEMTs在功率半导体领域具有广泛的产业前景,但现阶段应用在电力电子器件领域的AlGaN/GaNHEMTs仍存在着诸多技术性问题。由于平面型结构的AlGaN/GaNHEMTs需要通过横向的漂移区来承受器件的阻断耐压,因而如何通过电场优化,使器件在有限的漂移区长度内实现高耐压,是AlGaN/GaNHEMTs器件设计中的重要课题。为此,全球科研与产业界提出了一系列基于电场优化调制的结构与工艺优化设计。但迄今为止,国内外学者对于AlGaN/GaNHEMTs的耐压优化结构缺乏较为系统的数值模拟与理论分析,因而对于高压AlGaN/GaNHEMTs的产业化推广具有较低的实际指导价值。同时,AlGaN/GaN异质结结构存在天然导电二维电子气沟道,造成传统AlGaN/GaN HEMTs具有耗尽型(Depletion-Mode)的器件开关特性。因而如何实现与传统电力电子器件栅极驱动系统相兼容,且具有一定正阈值电压的增强型(Enhancement-Mode)AlGaN/GaN HEMTs器件,是AlGaN/GaN HEMTs被传统电力电子行业广泛接受的先决条件。尽管国内外学者提出了一系列实现增强型AlGaN/GaNHEMTs的结构和工艺方法,但现有的增强型AlGaN/GaNHEMTs实现方案均未能满足产业界对于稳定、低成本,且具有高阈值电压的增强型器件的需求。本文针对现有氮化镓功率器件在高压电场优化与增强型器件实现方法所存在的问题进行研究并展开设计优化与工艺研发,主要内容为:1)通过数值分析软件建立氮化镓AlGaN/GaN肖特基二极管(SBD,Schottky Barrier Diode)的二维仿真模型。引入优化的单层阳极场板与沟道下方的Mg掺杂(Magnesium Doped)电荷补偿层相结合,通过调整阳极场板的尺寸参数与Mg掺杂层的浓度与厚度参数,使器件在反向耐压时对二维电子气沟道以及体区内的可移动电子充分耗尽,并对器件的表面横向电场与体内纵向电场分布进行二维优化调制。实验中,采用高度T=0.5μm,长度L=3μm的阳极金属场板与厚度TP=0.28 μm,掺杂浓度为Np= 1×1017 cm3的Mg掺杂层的AlGaN/GaNSBD,在10.5μm的漂移区长度上获得1.8kV的反向耐压,相比于无电场优化传统器件的350V的反向耐压,提高了 4倍;相比仅采用优化阳极金属场板器件1.2kV的反向耐压,提高了 50%。2)提出了基于漏极金属界面优化与表面电场调制机理的新型肖特基/欧姆混合金属的漏极结构。通过将传统的欧姆接触漏极金属替换为肖特基/欧姆接触混合漏极金属,实现了器件阻断状态下漏极泄漏电流的有效抑制和器件耐压的显著提升。采用优化的肖特基/欧姆接触混合漏极金属的AlGaN/GaNHEMTs在9μm的漂移区上获得了 855 V的阻断耐压,相比于采用传统欧姆漏极金属的同尺寸HEMTs器件的450V阻断耐压,提高了 90%。进一步对优化后器件的泄漏电流抑制机理进行研究,并通过物理模型与二维TCAD仿真进行表征与验证。3)提出了在硅基氮化镓外延上通过高温热氧化的栅极凹槽刻蚀方法,获得具有较高阈值电压的增强型氮化镓MOS-HEMT器件。该方案利用氮化镓异质结结构的上下两层材料氧化反应的温度条件差异,在氧气环境中选择性地对AlGaN势垒层进行完全氧化,并使氧化反应自发停止于AlGaN/GaN的异质结界面位置。实验中,采用该方案的氮化镓MOS-HEMTs器件最终获得了+ 2.5V的阈值电压,+10V的栅极摆幅与200mA/mm的最大输出电流。同时,针对热氧化方法实现的硅基氮化镓MOS-HEMT器件工艺中存在的栅极凹槽刻蚀底部不均匀现象进行方案优化。将用于腐蚀AlGaN氧化生成物的KOH溶液替换为TMAH有机碱性溶液,利用其对AlGaN材料特有的侧向腐蚀机理,有效降低由于热氧化不均匀造成的栅极凹槽底部粗糙现象,从而获得具有高质量MOS界面的硅基氮化镓MOS-HEMT器件。采用该优化方案的硅基氮化镓MOS-HEMT,具有+2.5 V的阈值电压和低于0.2 V的转移特性偏移,相比于未优化方案器件的0.9 V偏移量,降低了 77%。同时由于优化后的MOS栅极凹槽具有更致密的氧化绝缘层覆盖,有效抑制了栅极泄漏电流,因而使

关键词：硅基氮化镓功率器件二维电场优化泄漏电流抑制增强型MOS-HEMT 热氧化刻蚀工艺湿法刻蚀工艺

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