IMEC发展200毫米硅基氮化镓技术即将实现工业生产

在2015年IEEE国际电子器件会议（IEDM）上，比利时校际微电子中心（IMEC）纳米电子研究中心提出了三种新型氮化铝镓（AlGaN）/氮化镓（GaN）栈结构，具有优化的低色散缓冲设计。此外，IMEC优化了p-GaN在200毫米硅晶片上的外延生长过程，使增强型器件的阈值电压（Vt）和驱动电流（ID）值高于目前最先进器件。

为了使硅基AlGaN/GaN器件实现性能良好，无电流崩塌，色散必须保持最小值。GaN基通道和硅衬底之间缓冲层内的陷阱电荷被认为是导致分散的一个关键因素。IMEC比较了不同缓冲层类型对色散的影响，并对这三种类型缓冲层进行优化：经典的步级响应缓冲层、含有低温AlN插入层的缓冲层和超晶格缓冲。这三种类型的缓冲层性能得到优化，在宽的温度范围和偏置条件下具有较低的色散、漏电流和击穿电压。

IMEC还优化了p-GaN外延生长过程，使GaN HEMT器件的电气性能得到改进，具有高阈值电压、低电阻和高驱动电流，超越了目前最先进的器件性能（V_t > 2V，Ron= 7Ω.mm，电压为10V 时Id > 0.4A/mm）。p-GaN HEMT的性能超过了相同材料的薄势垒层增强型HEMT（MIS HEMT）。

IMEC的硅基氮化镓项目目标是将这一技术推向产业化。IMEC提供了一个完整的200毫米的CMOS兼容工艺200V GaN生产线，可使增强型器件具有优良的规格。IMEC项目允许合作伙伴提早进入下一代设备和功率电子器件的工艺、设备和技术研发过程，加快创新，共享成本。目前IMEC研发的重点是提高增强型器件的性能和可靠性，同时通过在基板技术、更高水平集成技术和新型器件结构探索方面的创新，推动技术极限。

IMEC智能系统和能源技术执行副总裁Rudi Cartuyvels 表示，“IMEC上周在IEDM会议上的演示，证明了我们200毫米硅基氮化镓平台的能力、精密度和成熟度。在此基础上，我们与合作伙伴正共同努力实现GaN特定设备的定制，同时我们正在探索替代基板技术进一步推动GaN技术极限。”（工业和信息化部电子科学技术情报研究所 张慧）