如何去實(shí)現(xiàn)碳化硅集成電路與氮化鎵集成電路呢

1.碳化硅集成電路（Sic IC)

碳化硅(SiC）具有較寬的帶隙，已廣泛應(yīng)用在高電壓電力電子器件中，如分立式的功率金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (Power MOSFET)和絕緣柵雙極晶體管（IGBT)。這些電力器件與數(shù)字或模擬集成電路（如門驅(qū)動(dòng)器、調(diào)節(jié)器和信號(hào)波形調(diào)整器）集成在一起而成為碳化硅（SiC）集成電路，可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如高速鐵路、混合動(dòng)力汽車電池充電器、航空、深部鉆井機(jī)械和其他極端環(huán)境下的應(yīng)用等。

碳化硅集成電路的發(fā)展受限于其制作工藝流程缺乏穩(wěn)定性和淮確性。進(jìn)人21 世紀(jì)后，半導(dǎo)體制造代工業(yè)不斷開發(fā)出具有更穩(wěn)定和更先進(jìn)的新工藝技術(shù)，使碳化硅的混合信號(hào)集成電路與較復(fù)雜的數(shù)宇集成電路設(shè)計(jì)開始得以實(shí)現(xiàn)，如15V 1.2μmCMOS HiTSiC 工藝流程(Raytheon公司），常見的碳化硅單晶片以4in (1in=25.4mm） 為主，并有部分 150mm 晶片。

根據(jù) 2010 年報(bào)道的新方法，使用氣液固（VLS） 法和金屬催化劑能排除或減少錯(cuò)位，因此能在大硅晶片襯底上選擇性地生長(zhǎng)三碳原子碳化硅（3C-Sic） 單晶。

2.氮化鎵集成電路(GaN IC)

氮化鎵（GaN）分立器件已經(jīng)在功率切換和微波/毫米波應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。將功率開關(guān)及其驅(qū)動(dòng)電路集成在同一芯片上，可以減少寄生電感，并充分利用其優(yōu)越性。在單晶片上的集成可減少裝配和封裝成本，使其具有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。實(shí)現(xiàn) GaN集成電路的主要困難在于如何形成 p溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

通過下述方法可以實(shí)現(xiàn) GaNCMOS 集成電路工藝。

(1）在相同的芯片上，選擇性地外延生長(zhǎng)GaNnMOS 和 pMOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管；

(2）運(yùn)用 MOCVD 生長(zhǎng)氮化鋁/氮化硅（AIN/Si3N4)介電層堆疊結(jié)構(gòu)，作為nMOS 和pMOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極絕緣層，如圖6-11 所示。 在不同基片上（如SiC 或Al2O3）生長(zhǎng)GaN單晶薄膜可制造 GaNCMOS 集成電路，但是這些基片（碳化硅或藍(lán)寶石）也以小尺寸（4in 或 150mm） 為主，而且價(jià)格昂貴，因此迫切需要發(fā)展可以在硅基片上大面積地（或特定的區(qū)域）生長(zhǎng)異質(zhì)外延 GaN 單晶薄膜的技術(shù)。









審核編輯：劉清