11月16日,围绕氮化镓及其它新型宽禁带半导体电力电子器件技术设置的专题分会,由山东大学校长、教授张荣,北京大学物理学院教授、北京大学宽禁带半导体联合研究中心主任张国义,美国弗吉尼亚理工大学教授、美国工程院院士Fred C. LEE联合坐镇,召集了全球顶级专家精英,打造一场氮化镓等第三代半导体电力电子器件的盛会。会议现场十分火爆,受场地限制,很多与会代表都站着听完会议,火爆程度可想而知!
会上,来自香港科技大学教授陈敬作题为“氮化镓功率器件MIS门结构的稳定性和可靠性”主题报告。
他表示,宽带隙GaN功率转换器件是非常理想的功率转换系统,转换效率高,结构紧凑,因为它们能提供低损耗传导,高频转换和高温操作。由于制造成本低, GaN-on-Si侧面异质结构场效应晶体管是目前产品研发的重点,与耗尽型场效应管被用于混合共源共栅结构(即低压硅金属氧化物半导体场效电晶体、高压GaN 场效应管),增强型GaN 场效管为单芯片提供解决方案。
其中,GaN MIS-HEMTs(金属-绝缘体-半导体HEMT)或 MIS-FET(金属-绝缘体-半导体 FET),具有抑制栅极泄漏,增强栅极摆动的优点,优于传统的肖特基栅HEMT高压电力开关。然而,栅极绝缘层另外创建了一个新的介电/ III-N接口,其在界面通常存在于高密度(1012-1014 cm-2eV-1) 浅层和深层陷阱(短期和长期的发射时间常数鬷t ),这就形成了巨大的挑战。这些陷阱的动态充电/放电过程可能导致阈值电压(Vth)不稳定。
此外,尽管增强栅极摆动和降低栅泄露达到了非常理想的效果,但由于栅介质可靠性的问题,凹栅极E模式GaN MIS-FET的商业化比P栅极GaN功率晶体管慢得多。广泛采用栅极电介质非常困难,如 ALD(原子层沉积)制备的氧化铝,氮化硅,二氧化硅以通过可靠性测试,由于沉积温度低(300℃),所以薄膜质量相对较低。
报告中还对GaN MIS-HEMTs闸极介电层和具有增强的稳定性和可靠性的MIS-FETs的几项技术予以详细介绍。这些技术包括:1)采用氮化界面层(NIL)技术在电介质与GaN之间创建低陷阱密度界面;2)整合 NIL,门槽,氟植入正常的GaN晶体管; 3)LPCVD制备低漏电长寿命氮化硅和栅介质(低压化学气相沉积)。