IEMN 結(jié)果顯示ALLOS新型硅基氮化鎵外延片產(chǎn)品具有超過1400V的擊穿電壓

法國阿斯克新城和德國德累斯頓 - 2018 年 2 月 1 日 - 來自電子、微電子及納米技術(shù)研究院 （IEMN） 的最新結(jié)果顯示，ALLOS 即將推出的適用于 1200 V 器件的硅基氮化鎵外延片產(chǎn)品具有超過 1400 V 的縱向和橫向擊穿電壓。

法國 IEMN 研究所的 Farid Medjdoub 博士領(lǐng)導的一支團隊制造出了器件，并在由德國 ALLOS Semiconductors 公司提供的兩款不同的硅基氮化鎵外延片產(chǎn)品上進行了測量。其中之一是 ALLOS 即將推出的專為 1200 V 器件應用設(shè)計的產(chǎn)品的原型。IEMN 借助該外延片實現(xiàn)了超過 1400 V 的縱向和 1600 V 的橫向（接地）擊穿電壓。另一款外延片是 ALLOS 針對 600 V 應用推出的成熟產(chǎn)品，同樣顯示出非常高的 1200 V 擊穿電壓以及更高的橫向和縱向測量值。

適用于 1200 V 器件應用的新型外延片產(chǎn)品來自 ALLOS 正在進行的一項內(nèi)部開發(fā)計劃。該產(chǎn)品的強勁性能歸功于一個創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)結(jié)合了 ALLOS 的獨特應變工程和高晶體質(zhì)量方式，以及用于抑制泄漏和進一步提高擊穿電壓的其他措施。這種強勁性能的實現(xiàn)并未以犧牲晶體質(zhì)量或晶片彎曲度等其他基本參數(shù)為代價，也未引入碳摻雜。外延生長是在標準 Aixtron G5 MOCVD 反應器上進行的。

在 2017 年 11 月于北京舉行的國際第三代半導體論壇 （IFWS） 上，ALLOS 展示了使用 ALLOS 600 V 外延片的一位行業(yè)合作伙伴所給出的器件結(jié)果。憑借成熟的器件設(shè)計和針對高達 1000 V 泄漏的測量設(shè)置，實現(xiàn)了 600 V 下 0.003 μA/mm2 和 1000 V 下 0.033 μA/mm2 的值。“我們的合作伙伴給出的這一反饋對我們來說真是好消息，因為這又一次證明了我們在 600 V 應用領(lǐng)域的強大技術(shù)實力?！盇LLOS 首席技術(shù)官 Atsushi Nishikawa 博士解釋道，“現(xiàn)在最大的問題是在 1000 V 以上的哪個電壓下會出現(xiàn)物理擊穿，以及我們能否在 1200 V 領(lǐng)域再續(xù)輝煌?！?/p>

有了 IEMN 顯示的結(jié)果，現(xiàn)在可以給出答案。它使用了簡化的器件設(shè)計和流程，獲得反饋的速度比工業(yè)流程快了許多。在 ALLOS 針對 1200 V 器件推出的新型外延片產(chǎn)品的原型上，IEMN 實現(xiàn)了超過 1400 V 的縱向和 1600 V 的橫向（接地）擊穿電壓（分別為圖 1 （a） 和 2 （b））。使用浮動測量設(shè)置補充表征產(chǎn)生了接觸距離為 12 μm 時超過 2000 V 的橫向擊穿電壓（圖 1 （c））。對于接觸距離為 4 μm 時擊穿電壓已超過 1100 V 的 7 μm 厚外延堆棧，接觸距離為 12 μm 時出現(xiàn)橫向浮動擊穿電壓飽和（圖 1 （d））。

圖 1 （a） 至 （d）：來自 IEMN 的關(guān)于 ALLOS 適用于 1200 V 應用的外延片技術(shù)的結(jié)果。

來自 IEMN 的 Farid Medjdoub 博士在全面公正地看待這些結(jié)果后，給出了如下解釋：“在基板接地的情況下，ALLOS 外延片可實現(xiàn)超過 1400 V 的縱向和 1600 V 的橫向擊穿電壓，明顯優(yōu)于我們迄今為止測量的來自各個行業(yè)和研究合作伙伴的所有樣品。此外，我們所看到的結(jié)果表明，器件性能在晶片上非常均勻，這對于實際器件生產(chǎn)是一個非常重要的特性?！?/p>

在 ALLOS 的 600 V 外延片產(chǎn)品上，IEMN 實現(xiàn)了 1200 V 的縱向和 1500 V 的橫向（接地）擊穿電壓。這兩種外延片產(chǎn)品都沒有摻雜碳。碳常被硅基氮化鎵制造商用來增強分離效果，但對晶體質(zhì)量和動態(tài)轉(zhuǎn)換行為有負面影響。這兩種產(chǎn)品均可提供 150 mm 晶片直徑對應的 675 μm 厚度以及 200 mm 晶片直徑對應的 725 μm 厚度。所有 ALLOS 外延片產(chǎn)品的彎曲度都被嚴格控制在 30 μm 以下。

“現(xiàn)有的結(jié)果表明，我們已經(jīng)達到了橫向 1.7 MV/cm 和縱向 2 MV/cm 的水平，我們還有一項旨在實現(xiàn)外延片級別進一步改進的計劃?，F(xiàn)在是時候與 1200 V 產(chǎn)品系列的工業(yè)合作伙伴建立強大的合作伙伴關(guān)系了。” ALLOS 首席執(zhí)行官 Burkhard Slischka 說道。“由于我們是一家純粹的外延片技術(shù)提供商，沒有自己的器件制造業(yè)務(wù)，因而我們正在尋求與經(jīng)驗豐富的電力電子企業(yè)密切合作，以利用其基于硅基氮化鎵的 1200 V 應用帶來的機會。憑借我們的技術(shù)，硅基氮化鎵具備與碳化硅性能相媲美的潛力，而成本僅為晶片成本的一小部分?！?/p>

IEMN 簡介：

IEMN 是一家微米和納米技術(shù)研究中心。我們研究活動的核心集中在信息技術(shù)、通信、能源、運輸和健康等領(lǐng)域。為了完成本職工作，我們的研究人員充分利用卓越的實驗設(shè)施，包括歐洲極佳水平的 1600 m2 潔凈室和先進科學儀器。我們的科學政策不僅由研究驅(qū)動，而且致力于與一些工業(yè)領(lǐng)導者建立特殊的合作伙伴關(guān)系。

ALLOS Semiconductors 簡介：

ALLOS 是一家知識產(chǎn)權(quán)授權(quán)和技術(shù)工程公司，致力于幫助全球半導體行業(yè)的客戶掌握硅基氮化鎵技術(shù)并發(fā)揮其優(yōu)勢。ALLOS 正在提供其技術(shù)訣竅和專利的許可服務(wù)，并將技術(shù)轉(zhuǎn)讓給客戶的 MOCVD 反應器。此外，ALLOS 正在為客戶提供特定的解決方案以及用于應對下一代硅基氮化鎵開發(fā)挑戰(zhàn)的咨詢服務(wù)。