研究人员公布低成本GaN功率器件重大进展

      IMEC和Aixtron AG的研究人员在200mm硅晶圆上成功生长出均匀的AlGaN/GaN异质结构。他们表示，该成果是制造低成本GaN功率器件的一个重大进展，这种器件主要用于超越硅器件极限的高效/高功率系统。

      研究人员介绍，他们第一次在200mm硅（111）晶圆上沉积了无裂缝的AlGaN/GaN结构。高清晰XRD测量显示出很高的晶体质量，并且研究人员还报告了“出色的”表面形貌和均匀性。

      AlGaN和GaN薄膜是在Aixtron应用实验室的300mmCRIUS金属-有机化学气相外延（MOVPE）反应腔中生长的。

     “对实现在大尺寸硅晶圆上制作GaN器件的目标来说，在200mm硅晶圆上生长出GaN是重要的一步，”IMEC高效功耗项目的项目经理Marianne Germain说。“在功率变换领域，对基于GaN的固态开关器件需求非常旺盛。然而，使GaN器件达到大规模应用的水平需要大幅度地降低该技术的成本。唯一的可能就是在大尺寸的硅晶圆上制作器件。150mm，之后是200mm，这是我们可以利用当今硅加工能力的最小尺寸。”

      Germain也指出晶圆的翘曲问题仍然很严重，在100μm的范围。但研究人员相信，通过优化的缓冲层可以极大地降低翘曲，使之可用于后续工艺。她补充说，“我们的目标是继续开发生长工艺，使之达到与Si-CMOS工艺兼容的程度。”

      所使用的200mm晶圆来自MEMC电子材料公司，采用Czochralski（CZ）法定制生长。

      在100mm和150mm Si（111）衬底上成功实现的标准叠层也用在了这次的AlGaN/GaN异质结构中。

      首先在Si衬底上沉积一层AlN，之后是AlGaN缓冲层，为顶层厚1微米的GaN层提供压应力。之后是20nm的薄AlGaN（26% Al）层和2nm的GaN封盖层。