整个社会越来越像科幻片，教育、高清视频、家庭智能系统等等都可以通过各种移动终端实现，各种消费品都开始联网，人类社会万物互联，逐步实现数字化生存。高速的移动通信网络既是扩大消费，促进经济发展的硬件条件，也是重要推手。移动通信技术的提升将刺激互联网的发展，也将极大带动经济发展。万物互联的背景下，加上高速率的保证，移动信息消费潜力巨大。世界各国相关研究机构、设备商和运营商就将目光投向了移动通信技术，比如5G，争先恐后地开展战略布局和科技研发以占得先机。
其中，在新一代移动通信技术的发展中，以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等宽禁带化合物为代表的第三代半导体材料不可忽视。第三代半导体具备禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速率高、抗辐射能力强等优越性能，是固态光源、下一代射频和电力电子器件的“核芯”，在半导体照明、消费类电子、5G移动通信、智能电网等领域有广阔的应用前景。预计到2020年，第三代半导体技术应用将在节能减排、信息技术、国防三大领域催生上万亿元的潜在市场。那么新一代通信技术发展的背景下，第三代半导体会有怎样的作为？
2016年11月15日至17日， 2016中国(北京)跨国技术转移大会暨第三代半导体国际论坛（以下简称“跨国技术转移大会”）在北京国际会议中心盛大召开。此次跨国技术转移大会，由中国科技部与北京市人民政府主办，将覆盖众多科技、产业创新热点领域。第十三届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA2016）也受到北京市科委邀请，与大会同期同地举行。
围绕第三代半导体，今年跨国技术转移大会专门设置了多场分会，其中，11月16日下午举行的“第三代半导体与新一代移动通信技术”分会，围绕着第三代半导体与新一代移动通信技术展开多维度的探讨，涉及高性能GaN开关电源，GaN、SiC材料外延及电子器件等众多热点。
分会汇集了来自全球相关领域的精英力量参与，邀请了来自苏州能讯高能半导体有限公司董事长张乃千，美国加州大学洛杉矶分校特聘教授王康隆，日本德岛大学教授、西安电子科技大学教授敖金平，南京电子器件研究所副教授孔月婵，中国电子科技集团公司第十三研究所副所长蔡树军、台湾长庚大学教授邱显钦，台湾中央大学电子工程系讲座教授綦振瀛、中兴通讯股份有限公司射频功放平台总工刘建利，河北半导体研究所高级工程师吕元杰， Plasma-Therm技术推广总监、主任研究员David Lishan，河北半导体研究所博士，专用集成电路国家级重点实验室外延部部长房玉龙（王元刚代讲），中国电子科技集团公司第五十五研究所、专用集成电路国家级重点实验室、西安电子科技大学等国内外众多科研院所、高校、大型代表企业的重量级嘉宾，共同坐镇，集中畅谈技术研究进展，产业格局以及企业未来发展战略。
其中，台湾中央大学电子工程系讲座教授綦振瀛在射频通信用AlInN/GaN HEMT器件的MOCVD外延生长主题报告中指出，晶格匹配AlInN/GaN异质结构是功率和射频器件应用的理想选择，因其较强的自发极化（效应），导致其比AlGaN/GaN异质结构拥有更高的载流子浓度和更低的沟道电阻。这一优点对毫米波设备的操作更为重要，因为它对横向和纵向的物理缩放设备尺寸非常必要。
在这个物质系统中，虽然晶格应变的问题较小，InN和AlN的不混溶性使高质量的AlInN更难制备。深入分析表明，除声子散射和位错散射外，合金散射和界面粗糙度散射在AlInN/GaN高电子迁移率晶体管的输运特性方面发挥重要作用（HEMT）。从实验和理论角度，审查和讨论生于金属有机化学气相沉积的高电子迁移率、低通道电阻AlInN/GaN HEMT的生长技术和层状结构设计。
移动通信网络从上世纪八十年代产生以来，历经了三十余年的发展历史，从1G到5G,每一次更新换代都是颠覆性技术引领来解决了当时的最主要需求。我们正处在一个移动互联网高速发展的时代，网络技术演进的状态是一方面4G网络高速建设，另一方面5G技术研究快速推进。
中兴通讯股份有限公司射频功放平台总工刘建利在“射频功率器件在移动通信基站射频功率放大器中的应用”报告中指出，展望未来移动通信基站的发展，超宽带、低功耗、集成小型化将是其必然趋势。相应的对基站内部的射频功率放大器在输出功率、能耗效率、信号带宽、可靠性、体积、重量及成本等多方面提出了更高的要求。传统的LDMOS技术虽然仍然占据了基站射频功放的绝大多数应用场景，但面对未来的需求，其技术指标已经难于满足，并且LDMOS技术由于经过二十多年的演进，指标的提升已接近极限。而GaN技术以其宽禁带材料固有的特性，使得器件在工作频率、功率、效率、带宽、体积等诸多方面呈现出更加优异的性能。GaN射频功率器件的应用2012年前后开始起步，预计到2019年将占到20%以上的市场份额。
为了抑制无线通讯系统中功率放大器的信号扭曲，对GaN器件的线性度提出了越来越严格的要求。传统GaN基异质结场效应晶体管(HFET)的跨导会在到达峰值后迅速下降，严重影响器件的大信号可用增益。河北半导体研究所博士，专用集成电路国家级重点实验室外延部部长房玉龙（王元刚博士代讲）分享了“高线性度步分级AlGaN/GaN异质结场效应晶体管”演讲报告中指出，为了抑制跨导下降，科研人员在器件沟道设计方面进行了大量研究，包括双沟道结构、复合沟道结构和缓变异质结结构。基于缓变 AlGaN/GaN异质结结构的HFET被认为是实现高线性应用的重要途径，其有源层的基本结构为渐变组分的 AlGaN层。但是，基于缓变 AlGaN/GaN异质结结构的HFET材料在外延生长时工艺控制较难，因而不易实现良好的片内均匀性。
王元刚表示，设计并研制出基于梯度缓变的AlGaN/GaN异质结结构的HFET。与线性缓变的AlGaN/GaN异质结结构的HFET器件相比，基于梯度缓变结的器件表现出相当的器件特性，特别是宽且平的跨导特性。基于梯度缓变结的器件还表现出更好的片内均匀性。考虑到不同梯度AlGaN/GaN缓变结不同位置的载流子特性，提出准多沟道模型对器件特性进行解释。希望该结构能够推动GaN器件在无线通讯系统中的产业化应用。
Plasma-Therm技术推广总监、主任研究员David Lishan在“GaN基器件使用等离子切割产生效益”报告时表示， 这里提出了一种新方法，采用进料侧等离子切割，避免了这些问题，解决薄晶片（＜150µ米），适应GaN基层。我们的方法是利用狭窄的路宽（≤15µm）和采用低应力、圆角的芯片/无裂纹边缘。由于所有的路宽都是同时蚀刻，并由模具本身定义，可以实现的灵活的模具布局和模具形状。同时，它使更多优良的芯片模组，更高的生产量和更好的芯片可靠性。例如，减少切割的路宽，从典型的75?m到15?m，为每个晶圆模组增加近11%的1mm2模组，减少裂止动环的附加成本。
David Lishan表示，电力、内存、物流、成像传感器、LED、RFID、MEMS采用这种技术，需要解决一系列的变量，如材料的相容性、接合垫/凸起，过程控制/调整结构和里衬金属。将介绍特殊情况下的处理选项和方案，硅基氮化镓改进加工和包装进程。
日本德岛大学教授、西安电子科技大学教授敖金平分享了“AlGaN/GaN异质结场效应晶体管的等离子辅助的低温退火欧姆过程”主题报告。报告中介绍了一种借助感应耦合等离子体（ICP）表面处理，在AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFET)上实现的低温欧姆接触工艺。探讨了ICP工艺对二维电子气沟道的影响和低温欧姆接触形成的机理。我们发现，适当的AlGaN剩余厚度和等离子体引起的表面损伤是形成低温欧姆接触的两个关键因素。利用单层的Al层取代常规的TiAl，在575°C 和3分钟的合金条件下，获得0.35Wmm的接触电阻。在500 °C和20分钟的合金条件下也获得了较好的欧姆接触。基于这种低温欧姆接触工艺，我们研制了几种具有自对准栅结构的AlGaN/GaN HFET射频器件，以期在微波毫米波领域应用。
台湾长庚大学教授邱显钦对采用SOI氮化镓基板技术的高性能开关电源和频射功率器件做了重点介绍。他表示，在过去十年中，全球硅基板上6寸的空乏型氮化镓场效应晶体管不仅从晶圆片磊晶，半导体制程，以及到后段封装技术上表现出了极大的成功和巨大的进步。此外，由于在成熟的GaN FET技术，制造成本也降低了。GaN材料吸引了许多的关注，因为它们的几个特殊的性质：如好的热稳定性，高的击穿电压，高电子速度，和高的电流密度…等等。氮化镓可在高温环境下且高频率和高电压操作下应用，尤其是在未来开关电源的应用以及微波功率放大器上使用。然而，GaN组件制做在Si基板上的缺点，在于GaN和Si之间的晶格以及热膨胀系数的不匹配。这些问题将导致在封装时，Si基板的薄化处理，将造成芯片的弯曲和应力上的问题。
在这次研究中，HEMT外延结构，无金制程，类钻碳散热层和空气桥的热分配层设计优化将进行研究，并且在长庚大学实现完成商业规格。将制作600V的击穿电压和6A?50A的输出电流的高功率器件，且使用低电压的Si的控制装置，配合相关封装技术，利用堆栈方式制作增强型功率器件实现适于开关电源和音频放大器等应用。
在射频功率器件应用，我们将导入绝缘体在硅基板(SOI)上代替一般的硅基板，因为SOI基板可以减少垂直缓冲层的漏电流，且可以减小在缓冲层和硅基板之间的寄生器件电容，我们实现超过氮化镓100伏的击穿电压和高功率附加转换效率在功率组件在SOI基板上，这种产品适用于L band 功率放大器应用。
河北半导体研究所高级工程师吕元杰分享了“采用凹栅工艺提升AlGaN/GaN HFETs器件性能”演讲报告。归因于大的击穿场强和高的电子饱和漂移速度，AlGaN/GaN异质结场效应晶体管（HFETs）可在高压和大功率领域应用。目前AlGaN/GaN HFETs器件已广泛应用于固态功率放大器，涵盖L (1-2 GHz) 至W (75-110 GHz)波段。然而，国际已报道的器件中电流增益截止频率(fT)大于110 GHz时，最大振荡频率(fmax)都小于230GHz，这大大限制了在D波段(110-170GHz)的功放应用。
吕元杰介绍说，结合凹栅工艺和再生长欧姆接触工艺，大幅提升了AlGaN/GaN HFETs器件性能。采用再生长欧姆接触工艺，器件源漏间距(Lsd)缩小至600 nm。器件开态电阻(Ron)为0.81 ?·mm。在蒸发60nm栅金属之前采用低功率等离子体刻蚀工艺实现低损伤凹栅工艺。采用凹栅工艺后器件的短沟道效应被很好的抑制。峰值跨导(gm)从607 mS/mm提升至 764 mS/mm。此外，采用射频小信号测试得到未刻蚀器件的fT和fmax分别为152 GHz and 192 GHz，而采用凹栅工艺的器件fT仍然保持149 GHz，fmax提升至263GHz，同时展示出最高的fT*fmax值。这表明通过进一步优化材料和器件工艺，AlGaN/GaN HFETs器件有望实现在D波段的功放应用。
南京电子器件研究所副教授孔月婵分享了“fT > 260 GHz时高性能超薄第四组InAlGaN势垒HEMT器件”研究报告。她表示，GaN 基高电子迁移率晶体管（HEMT）在微波大功率器件领域具备独特优势和潜力。与传统的高频器件不同，本文采用的新型超薄势垒层InAlGaN/GaN异质结构在异质界面处显示出更强的极化作用，因此在降低接触电阻的同时可以极大的降低器件在高频条件下的短沟道效应（SCE）。室温条件下的霍尔测试得到材料方阻195 ，载流子浓度1.8 × 1013cm-2，载流子迁移率1770 cm2/V•s。采用电子束工艺定义的60 nm直栅结构器件显示出优异的直流和微波性能，饱和电流密度达到2.5 A/mm，线性区电阻0.94 ，峰值跨导达到0.97 S/mm，电流增益截止频率达到261 GHz，功率增益截止频率74 GHz，有效载流子速度达到0.98×107 cm/s。该成果是目前60 nm栅长GaN基HEMTs器件领域的最佳性能。计算1 mA/mm时的漏致势垒降低（DIBL）得到200 mV/V，显示出该器件在高频条件下具有较好的短沟道抑制性能。
