近日，由第三代半導體產業技術創新戰略聯盟（CASA）、國家半導體照明工程研發及產業聯盟（CSA）聯合主辦，北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司與半導體產業網共同承辦的第七屆國際第三代半導體論壇暨第十八屆中國國際半導體照明論壇（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳會展中心舉行。

 

期間，“IFWS& SSLCHINA 2021：氮化鎵功率電子器件“上。加拿大多倫多大學教授吳偉東，北京大學物理學院高級工程師楊學林，西交利物浦大學王惟生，中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員孫錢，美國Analog設備公司IC電源控制組設計工程師張薇葭，深圳大學微電子研究院院長助理、材料學院研究員劉新科，西安電子科技大學王婷婷，電子科技大學電子薄膜與集成器件國家重點實驗室李曦等精英專家們線上線下帶來精彩報告，分享前沿研究成果。中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員孫錢，南方科技大學深港微電子學院研究副教授、副研究員汪青共同主持了本次論壇。

加拿大多倫多大學教授吳偉東做了題為”用于GaN功率晶體管和功率模塊的智能柵極驅動器“的視頻主題報告，分享了研究成果，報告回顧了GaN功率HEMT的柵極驅動要求和限制。討論了使用精確定時和死區時間校正技術的動態柵極驅動，以充分利用GaN功率器件的性能。并介紹使用直接鍵合方法的液冷智能GaN功率模塊作為可能的解決方案。

一代材料、一代器件、一代裝備，一代應用，碳化硅目前可達到萬伏千安等級（全球能源互聯網必需的超特高壓柔性直流輸電）；氮化鎵目前能實現高頻、高效、高溫、大功率（5G通信要求頻率覆蓋到40GHz以上，輸出功率幾到幾百瓦）；以氮化鎵為代表的氮化物是唯一覆蓋可見光到紫外波長范圍的半導體發光材料體系。南方科技大學深港微電子學院研究副教授、副研究員汪青帶來了題為”GaN器件及其系統的最新研究進展“的主題報告，報告結合國內外產業發展及研究背景，分享了寬禁帶半導體器件研究進展。

 

大尺寸、低成本，與現有Si集成電路制備工藝兼容是降低GaN功率電子器件制造成本的有效途徑，Si基GaN向著大尺寸、厚膜化、低缺陷密度方向發展。北京大學物理學院高級工程師楊學林在線云視頻報告題為”Si襯底上GaN基功率電子材料及器件研究“的視頻報告，從Si襯底上GaN厚膜外延生長，Si襯底上GaN基準垂直結構功率器件研制，Si襯底上GaN基MEMS器件研制的角度，結合具體的研究過程與數據，分享了研究成果。

 

西交利物浦大學王惟生帶來了題為”使用E/D模式AlGaN/GaN的單片比較器用于高溫應用的MIS-HEMT“的主題報告，GaN MIS-HEMTs、具有Vth調制的GaN比較器、高溫下的單片GaN比較器、單片GaN MIS-HEMT鋸齒波發生器、用于GaN智能電源IC的單片PWM電路、用于GaN智能電源IC的單片PWM電路、帶柵極的單片集成DC-DC轉換器驅動程序等角度分享了最新研究成果。

氮化鎵（GaN）器件具有更高耐壓，更快的開關頻率，更小導通電阻等諸多優異的特性，在功率電子器件領域有著廣泛的應用前景：從低功率段的消費電子領域，到中功率段的汽車電子領域，以及高功率段的工業電子領域。相比于橫向器件，GaN縱向功率器件能提供更高的功率密度、更好的動態特性、更佳的熱管理及更高的晶圓利用率，近些年已取得了重要的進展。而大尺寸、低成本的硅襯底GaN縱向功率器件更是吸引了國內外眾多科研團隊的目光。中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員孫錢帶來了題為”硅基GaN功率電子材料與器件“的主題報告。分享了團隊近些年來研究成果和新進展。

 

美國Analog 設備公司IC電源控制組設計工程師張薇葭做了題為“基于直接鍵合工藝液冷散熱技術的緊湊型氮化鎵功率模塊設計及其熱學模型研究”的主題報告。她表示，隨著氮化鎵(GaN) HEMT 器件在光伏逆變器，能量存儲系統，電動車輛等工業領域中逐漸得到應用，氮化鎵器件得以快速發展并帶動氮化鎵產業的進步。常見的封裝類型涵蓋傳統通孔式封裝（如TO 系列），引腳表面貼裝以及無引腳DFN,QFN,LGA,BGA 等封裝。為進一步減小寄生電感，GaN 功率模塊引入了將驅動電路和GaN HEMT 集成封裝的方案。此方案雖進一步減小模塊體積以及提升功率密度，但其導致模塊溫度大幅提高最終引發模塊中的熱擊穿，或將降低系統可靠性。因此優化封裝中，減小寄生和提升散熱效率已成為提升功率模塊性能和可靠性的關鍵。現行主流德州儀器開發的驅動系統一般針對LGA 或BGA 封裝，以最小化寄生電感和寄生電阻。在沒有散熱器的場景下，熱耗散的唯一渠道是通過器件和PCB 與外部環境對流。本文提出的新型GaN 模塊設計使用低溫(200 °C)無壓銀燒結，如圖1 所示將GaN 功率模塊直接鍵合在定制熱交換器上以大幅增加熱耗散效率以提高模塊性能。

氮化鎵材料具有高頻、高效、高功率、耐高壓、等優越性能；切合國家“新基建”的國家戰略需求，是重點核心材料和電子元器件；也是解決高科技卡脖子問題的重要方向。深圳大學微電子研究院院長助理、材料學院研究員劉新科做了題為”2寸獨立晶圓上1.7 kV垂直GaN-on-GaN肖特基勢壘二極管“的主題報告，GaN-on-GaN技術路線的獨特特點包括缺陷密度極低(約103cm-2; 橫行器件和縱向器件; 相同器件面積下，更大的電流和更高的耐壓；超強的器件可靠性，無電流崩塌等。報告從終端結構設計、GaN-on-GaN 材料分析；GaN-on-GaN 器件制備：He離子注入終端；GaN-on-GaN SBD器件性能等角度分享了最新研究進展。

 

西安電子科技大學王婷婷帶來了題為”基于金屬氮化物陽極的凹槽雙陽極SBD研究“的主題報告，報告分享了凹槽雙陽極SBD制備工藝流程、平面雙陽極（DA）SBD器件、平面雙陽極（DA）SBD器件的C-V特性、DA SBD器件的動態以及擊穿特性、凹槽單陽極(RSA)、凹槽雙陽極(RDA) SBD、RDA SBD器件的電流傳輸過程、RDA SBD器件的導通以及C-V特性、RDA SBD器件的擊穿特性等角度詳細分享了研究成果。

 

電子科技大學電子薄膜與集成器件國家重點實驗室李曦分享了”GaN HEMT功率器件的熱瞬態測試方法與機理研究“的主題報告，報告結合具體研究方法與數據指出，熱敏參數是導通電阻。高溫烘烤確保熱瞬態測試的可重復性。

 

 

（內容根據現場資料整理，如有出入敬請諒解）