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1万伏!!国产GaN又创全球最高记录

发布时间:2022-03-17作者来源:萨科微浏览:369

最近,苏州晶湛半导体官网宣布,其最新研发的GaN器件创造了一个新纪录——击穿电压超过了10kV,“这是迄今为止全球最高值”。

更为重要的是,该器件的GaN外延结构是基于蓝宝石衬底,因此制备成本比SiC便宜2-3倍。晶湛认为,这项突破有助于氮化镓打入电动汽车、电网和轨道交通等高压应用领域,具有广阔的潜力。
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创新外延架构

创造全球最高记录

根据晶湛介绍,他们与美国弗吉尼亚理工大学电力电子技术中心(CPES)合作攻关,制备了一款GaN SBD,成功实现了超过10kV的超高击穿电压,这是迄今为止GaN功率器件击穿电压的最高记录。
6月1日,CPES也公布了这件事。
经过测量,晶湛制备的其中一款氮化镓器件的击穿电压约为11kV。高达3kV反向偏置的电容-电压测量结果显示,其电容能量损失仅为1.6μJ/mm
而且,在实现10kV的超高击穿电压的同时,该器件的巴利加优值高达2.8GW⁄cm2,导通电阻率低至39mΩ∙cm2,远低于10kV耐压的SiC SBD。
这项技术突破的关键技术有两个,包括苏州晶湛的新型多沟道AlGaN/GaN异质结构外延片,以及pGaN降低表面场技术(RESURF)。
其中,晶湛的氮化镓外延材料结构包括:20nm p+GaN/350nm p-GaN帽层,以及23nm Al0.25Ga0.75N/100nmGaN本征层的5个沟道。
图1:多沟道AlGaN/GaN SBD器件结构图

基于蓝宝石

比SiC便宜3倍

据了解,这种外延结构是晶湛团队通过MOCVD方法在4英寸的蓝宝石衬底上单次连续外延实现,无需二次外延,由于采用廉价的蓝宝石衬底和水平器件结构,其器件的制备成本远低于SiC二极管
该团队指出,与4英寸SiC相比,4英寸蓝宝石基GaN晶圆的成本降低了2-3倍左右。再加晶湛器件的芯片尺寸更小,因此该器件的材料成本远低于同级SiC SBD,而且横向GaN器件的加工成本也比SiC低。
此外,该团队经过估算,10kV、0.3A RESURF器件的开关品质因数为15.7nCV,而3.3kV、0.3ASIC SBD30.8nCV

图2:晶湛SBD与其他GaNSiC、氧化镓SBD的导通电阻和BV基准的对比情况(虚线为理论极限)。




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