近日，松山湖材料實(shí)驗(yàn)室第三代半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)與西安電子科技大學(xué)郝躍院士課題組張進(jìn)成教授、李祥東教授團(tuán)隊(duì)，以及廣東致能科技有限公司聯(lián)合攻關(guān)，成功基于2~6英寸AlN單晶復(fù)合襯底制備了高性能GaN HEMTs晶圓。得益于AlN單晶復(fù)合襯底的材料優(yōu)勢(shì) (位錯(cuò)密度居于2×108?cm-2數(shù)量級(jí))，AlGaN緩沖層厚度降至350 nm，外延成本大幅下降，且有效控制晶圓翹曲。這是我國(guó)在大尺寸新型襯底制備與應(yīng)用方向取得的又一重大突破。
研究發(fā)現(xiàn)，AlN單晶復(fù)合襯底表面存在的Si、O雜質(zhì)會(huì)造成寄生漏電通道，使得HEMTs器件無(wú)法正常關(guān)斷。團(tuán)隊(duì)據(jù)此創(chuàng)新提出二次生長(zhǎng)AlN埋層方法覆蓋雜質(zhì)層，使其在超寬禁帶材料中無(wú)法離化，從而顯著抑制漏電。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，團(tuán)隊(duì)所提出的350 nm無(wú)摻雜超薄AlGaN緩沖層的橫向擊穿電壓輕松突破10 kV，HEMTs器件關(guān)態(tài)耐壓超8 kV，動(dòng)態(tài)電流崩塌＜20%，閾值電壓漂移＜10%，初步通過(guò)可靠性評(píng)估。
部分成果發(fā)表在器件領(lǐng)域頂刊IEEE TED（DOI: 10.1109/ISPSD59661.2024.10579573）以及ISPSD（DOI: 10.1109/ISPSD59661.2024.10579573）。
?
圖：基于6英寸AlN單晶復(fù)合襯底制造的GaN晶圓，轉(zhuǎn)移特性曲線，動(dòng)態(tài)輸出特性曲線和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線
松山湖材料實(shí)驗(yàn)室第三代半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)
第三代半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)孵化于北京大學(xué)王新強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)，目前致力于氮化鋁單晶復(fù)合襯底的研發(fā)、中試生產(chǎn)與應(yīng)用，團(tuán)隊(duì)已成功實(shí)現(xiàn)2~8英寸氮化鋁單晶復(fù)合襯底，位錯(cuò)密度居于108 cm-2數(shù)量級(jí)，表面粗糙度<1 nm，且針對(duì)性開發(fā)出應(yīng)力調(diào)控方案；產(chǎn)品均勻性優(yōu)異并成功實(shí)現(xiàn)其在紫外LED、功率電子器件與高頻MEMS器件的應(yīng)用驗(yàn)證。
西安電子科技大學(xué)廣州第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新中心
廣州第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新中心是廣州開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)與西安電子科技大學(xué)共建的重大產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái)。聚焦大尺寸氮化鎵材料外延生長(zhǎng)、氮化鎵微波毫米波器件與集成電路、氮化鎵電力電子器件與集成電路等技術(shù)領(lǐng)域，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)代工公共服務(wù)平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)支撐體系，建設(shè)中試線，進(jìn)行工程化技術(shù)開發(fā)，積極進(jìn)行科技成果轉(zhuǎn)化，孵化初創(chuàng)企業(yè)，促進(jìn)第三代半導(dǎo)體上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)公司和人才在廣州開發(fā)區(qū)聚集，協(xié)助推進(jìn)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈在廣州開發(fā)區(qū)落地。
廣東致能科技有限公司成立于2018年12月，公司總部位于廣州，在徐州、深圳、上海等地設(shè)有生產(chǎn)研發(fā)基地和市場(chǎng)銷售中心。公司致力于氮化鎵功率半導(dǎo)體器件的研發(fā)與生產(chǎn)，已建成外延、器件、封裝、系統(tǒng)的全鏈條研發(fā)及生產(chǎn)能力。公司在常開型、常關(guān)型、垂直溝道氮化鎵功率器件等方面擁有多項(xiàng)獨(dú)特技術(shù)發(fā)明，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。公司產(chǎn)品創(chuàng)新性強(qiáng)、可靠性高、應(yīng)用廣泛，具有非常強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
公司采用垂直整合制造模式（IDM），包括氮化鎵外延材料生長(zhǎng)、芯片制造、芯片封裝和測(cè)試的完整生產(chǎn)流程。公司已量產(chǎn)的第一代氮化鎵功率器件產(chǎn)品在生產(chǎn)良率、工藝水平、系統(tǒng)效率及可靠性試驗(yàn)等方面已做到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先，產(chǎn)品在手機(jī)快充、電源適配器、照明驅(qū)動(dòng)、通信電源、儲(chǔ)能電源等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（松山湖材料實(shí)驗(yàn)室）：我國(guó)實(shí)現(xiàn)6英寸AlN單晶復(fù)合襯底和晶圓制造全流程突破
