來自電子、微電子及納米技術研究院 （IEMN）的最新結(jié)果顯示，ALLOS即將推出的適用于1200V器件的硅基氮化鎵外延片產(chǎn)品具有超過1400V的縱向和橫向擊穿電壓。

法國IEMN研究所的Farid Medjdoub博士領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1200V器件應用設計的產(chǎn)品的原型。IEMN借助該外延片實現(xiàn)了超過1400V的縱向和1600V的橫向（接地）擊穿電壓。另一款外延片是ALLOS針對600V應用推出的成熟產(chǎn)品，同樣顯示出非常高的1200V擊穿電壓以及更高的橫向和縱向測量值。

適用于1200V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 600V外延片的一位行業(yè)合作伙伴所給出的器件結(jié)果。憑借成熟的器件設計和針對高達1000V泄漏的測量設置，實現(xiàn)了600V下0.003μA/mm²和1000V下0.033μA/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600V應用領域的強大技術實力。”ALLOS首席技術官Atsushi Nishikawa博士解釋道，“現(xiàn)在最大的問題是在1000V以上的哪個電壓下會出現(xiàn)物理擊穿，以及我們能否在1200V領域再續(xù)輝煌。”

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1200V器件推出的新型外延片產(chǎn)品的原型上，IEMN實現(xiàn)了超過1400V的縱向和1600V的橫向（接地）擊穿電壓（分別為圖1(a)和2(b)）。使用浮動測量設置補充表征產(chǎn)生了接觸距離為12μm時超過2000V的橫向擊穿電壓（圖1(c)）。對于接觸距離為4µm時擊穿電壓已超過1100V的7μm厚外延堆棧，接觸距離為12μm時出現(xiàn)橫向浮動擊穿電壓飽和（圖1(d)）。

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1400V的縱向和1600V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。”

在ALLOS的600V外延片產(chǎn)品上，IEMN實現(xiàn)了1200V的縱向和1500V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 150mm晶片直徑對應的675µm 厚度以及200mm晶片直徑對應的725µm厚度。所有ALLOS外延片產(chǎn)品的彎曲度都被嚴格控制在30µm以下。

“現(xiàn)有的結(jié)果表明，我們已經(jīng)達到了橫向1.7MV/cm和縱向2MV/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。現(xiàn)在是時候與1200V產(chǎn)品系列的工業(yè)合作伙伴建立強大的合作伙伴關系了。” 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提供商，沒有自己的器件制造業(yè)務，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1200V應用帶來的機會。憑借我們的技術，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。”

來源：ALLOS Semiconductor

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