国产GaN突破1700V！将打开更多应用市场

前段时间，致能科技发布了1200V氮化镓器件（.点这里.），近日，他们又有新的突破。

据了解，致能科技通过与国内科研机构的研发合作，成功制造出1700V GaN HEMT 器件，主要包含几个亮点：

• 阻断电压超过3000V；
  
• 采用1.5μm薄层缓冲层，成本更低；
• 采用6英寸蓝宝石衬底；
• 器件低导通电阻为17Ω·mm
  

根据2024年1月发表在《IEEE Electron Device Letters》期刊的最新文献¹，致能科技团队是与西安电子科技大学广州研究院/广州第三代半导体创新中心郝跃院士、张进成教授团队等合作攻关，通过采用致能的薄缓冲层AlGaN/GaN外延片，基于广州第三代半导体创新中心中试平台，成功在6英寸蓝宝石衬底上实现了1700V GaN HEMT器件。

该文献进一步透露，实现这一器件所采用的氮化镓外延材料结构包括：1.5μm薄层缓冲层和AlGaN/GaN异质结结构。该外延结构由广东致能团队通过MOCVD方法在6英寸蓝宝石衬底上外延实现，其外延结构如图1所示。

图一：150mm GaN HEMT器件及外延结构图

“行家说三代半”了解到，致能科技所采用的外延层技术及其制备的 GaN HEMT 器件，具有以下特征：

• 1.5 μm的GaN缓冲层具有良好的晶体质量和均匀性，晶圆级方块电阻R□中值为342Ω /□，不均匀度为1.9 %；

• 得益于绝缘的蓝宝石衬底，缓冲层垂直漏电通道被切断，外延/衬底界面处的横向寄生通道也被显著抑制；
• 制备的LGD为30 μm的D-mode HEMT器件具有超过3000 V的高阻断电压（如图2）和17Ω·mm的低导通电阻。

图二：GaN HEMT器件耐压特性以及HTRB结果

致能认为，这次蓝宝石衬底上高性能GaN HEMT的成功展示和评估为即将到来的1700 V商用GaN器件提供了一个非常有前途的选择。

众所周知，GaN HEMT正在积极渗透到数据中心、电动汽车（EV）和可再生能源等工业和汽车应用市场。而打开这些市场需要1200-1700V的GaN器件，同时也对GaN 器件的更高鲁棒性提出了迫切需求。

致能表示，1.5 μm的薄缓冲层表现出非常高的均匀性、出色的耐压能力和可忽略不计的电流崩塌。而且他们制备的GaN HEMT器件在3000 V以上兼顾了低RON和高VBD，并通过1700 V的长期HTRB应力初步验证了其鲁棒性。

此外，致能还表示，他们的高均匀性、廉价衬底、简单外延等优势势必会加速降低成本，推动GaN HEMT走向更广阔的应用领域。

广东致能科技有限公司成立于2018年12月，公司总部位于广州，在徐州、深圳、上海等地设有生产研发基地和市场销售中心。公司致力于氮化镓功率半导体器件的研发与生产，已建成外延、器件、封装、系统的全链条研发及生产能力。公司在常关型、垂直沟道氮化镓功率器件等方面拥有多项独特技术发明，具有完全自主知识产权，旗下产品创新性强、可靠性高、应用广泛，具有非常强的市场竞争力。

致能科技采用垂直整合制造模式（IDM），包括氮化镓外延材料生长、芯片制造、芯片封装和测试的完整生产流程。公司已量产的第一代氮化镓功率器件产品在生产良率、工艺水平、系统效率及可靠性试验等方面已做到业内领先，产品在手机快充、电源适配器、照明驱动、通信电源、储能电源等领域广泛应用。

广州第三代半导体创新中心是广州开发区管理委员会与西安电子科技大学共建的重大产业创新平台。聚焦大尺寸氮化镓材料外延生长、氮化镓微波毫米波器件与集成电路、氮化镓电力电子器件与集成电路等技术领域，建设高标准的研发代工公共服务平台和产业支撑体系，建设中试线，进行工程化技术开发，积极进行科技成果转化，孵化初创企业，促进第三代半导体上下游相关产业公司和人才在广州开发区聚集，协助推进第三代半导体产业链在广州开发区落地。

文章来源：

1、X. Li et al., “1700 V High-Performance GaN HEMTs on 6-inch Sapphire With 1.5 μm Thin Buffer,” IEEE Electron Device Lett., vol. 45, no. 1, pp. 84–87, Jan. 2024, doi: 10.1109/LED.2023.3335393.