10,000伏！國產氮化鎵再創全球紀錄

10,000伏！國產氮化鎵再創全球紀錄

2022-03-17 301

最近的，蘇州晶展半導體官方網站宣布：其最新研發的氮化鎵裝置創造了新的紀錄 - 擊穿電壓超過10千伏，“這是迄今為止世界上最高的價值。”

更重要的是，該裝置的GaN外延結構是基於藍寶石基板，因此其製備成本高於SiC。價格便宜2-3倍。景佔認為，這項突破將有助於氮化鎵突破重圍。電動車、電網和軌道交通以及其他高壓應用領域，具有廣泛的發展潛力。

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創新擴展架構

創造世界最高紀錄

據景展說，他們與維吉尼亞理工大學電力電子技術中心（CPES）合作解決關鍵問題，製備了GaN SBD，成功實現了超過10kV的超高擊穿電壓，這是GaN功率裝置迄今為止最高的擊穿電壓記錄。

6月1日，CPES也宣布了此事。

經測量，景展製備的氮化鎵裝置之一的擊穿電壓約為11kV電容-電壓測量（反向偏壓高達 3kV）表明，電容能量損耗僅為1.6μJ/毫米。

此外，此裝置在實現10kV超高擊穿電壓的同時，還具有高達的Baliga品質因數。2.8GW?cm2導通電阻低至39毫歐姆厘米2遠低於10kV耐壓型碳化矽肖特基二極體。

這項技術突破的關鍵在於兩項技術，其中包括蘇州京展的新技術。多通道AlGaN/GaN異質結構外延晶片，也pGaN表面場抑制技術（RESURF）。

其中，景展的氮化鎵外延材料結構包括：20nm p+GaN/350nm p-GaN 蓋層，以及 5 個 23nm Al0.25Ga0.75N/100nmGaN 本徵層通道。

圖1：多通道AlGaN/GaN肖特基二極體元件結構圖

基於藍寶石

比碳化矽便宜3倍

據了解，這種外延結構是由景展團隊利用MOCVD方法在4吋基板上製備的。藍寶石基板無需二次外延即可實現單次連續外延。由於採用了廉價的藍寶石基板和水平裝置結構，裝置製備成本遠低於其他方法。碳化矽二極體。

研究團隊指出，與4吋SiC相比，4吋GaN/藍寶石晶圓的成本有所降低。大約2-3次此外，景展裝置的晶片尺寸較小，因此元件的材料成本遠低於同等級的SiC SBD，橫向GaN元件的加工成本也低於SiC。

此外，團隊估計，10kV、0.3ARESURF 設備開關質量係數為15.7nCV同時，3.3kV，0.3ASIC SBD對於30.8nCV。

圖2：詹靜SBD與其他氮化鎵，碳化矽氧化鎵SBD導通電阻和BV基準比較（虛線為理論極限）。

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