汽车与光储充SiC应用及供应链升级大会
目前市面上大多数GaN器件都是横向型——在硅衬底上形成氮化镓活性层，这样就能以相对较低的成本获得GaN的高频特性，但硅基GaN器件的击穿电压通常很难达到650V或以上。与横向型相比，垂直GaN器件可同时实现更高的电压和更大的电流，因此很多企业都在往垂直型方向努力，但是开发垂直GaN器件成本太高，我们都知道，氮化镓衬底价格昂贵，且尺寸小（2-4英寸）。5月12日，欧洲 YESvGaN 联盟在 PCIM Europe 2023上展示了新型垂直 GaN功率晶体管方案，其成本可降低至与硅基氮化镓器件相当。
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YESvGaN 联盟是欧洲的一个研究项目，由意法半导体、Soitec、X-FAB等7个国家的23家公司/组织组成，由欧盟研究与发展计划ECSEL JU和欧洲国家资助成立。2021年，该项目正式启动，旨在研究新型的垂直GaN功率晶体。
据介绍，该联盟正在开发一种“垂直型GaN薄膜晶体管“技术，该技术可以不采用氮化镓衬底，二是采用硅和蓝宝石衬底，通过氮化镓异质外延生长来获得成本优势。简单来说，他们在氮化镓生长后，移除器件区域下方的硅、蓝宝石衬底以及缓冲层，并从背面直接连接到 GaN 层金属触点。该技术目标是使用直径12英寸（300毫米）的硅或蓝宝石晶圆，来开发650-1200V的准垂直GaN功率晶体管，同时兼顾垂直结构的优点和硅基GaN/蓝宝石GaN的低成本优势。
YESvGaN 瞄准的垂直 GaN 薄膜晶体管的优势
● 开发在硅和蓝宝石衬底上外延生长厚漂移层的技术，目标晶圆直径300毫米，以实现650-1200V的击穿电压等级。● 开发成本跟硅IGBT相当垂直GaN功率晶体管，高达1200V/100A、导通电阻为4mΩcm2。● 采用先进的键合和剥离技术，通过干式蚀刻去除硅衬底和缓冲层，通过激光剥离和形成欧姆接触来提升蓝宝石衬底，并在背面进行功率金属化。● 为开发的垂直GaN功率晶体管开发新的封装和互连技术，并进行相应的可靠性鉴定。● 开发功率晶体管的数据表，并在几个应用演示中展示系统效率提高的成果。在今年的PCIM上，YESvGaN展示了3个工艺成果——1、 在硅/蓝宝石衬底上生长的垂直GaN二极管击穿电压超过500V2、 在150毫米硅基氮化镓晶圆上实现了硅衬底剥离3、 形成最大直径为5毫米、厚度为4微米的无缺陷氮化镓薄膜。他们表示，”虽然目前还没有进入晶体管的最终量产阶段，但我们还在持续进行研究，该技术一旦实现，预计将加速垂直氮化镓的大规模生产"。
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