中电化合物半导体唐军:SiC基GaN射频材料热阻研究进展

极智头套

近日,由国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)与第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)主办,南方科技大学微电子学院与北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司共同承办的第十七届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA 2020)暨2020国际第三代半导体论坛(IFWS 2020)在深圳会展中心召开。


期间,由中电化合物半导体有限公司协办的“微波射频与5G移动通信”技术分会上,中电化合物半导体有限公司研发总监唐军分享了SiC基GaN射频材料热阻的研究进展。

GaN射频器件,相同频率下,功率可比硅高100倍;相同功率下,带宽可比硅高10倍。GaN材料击穿电场比GaAs高8倍,使器件具有较高的“工作电压”。


基于GaN射频器件的“大功率、高效率和宽带宽”特点,在军事上,可用于雷达、通信和电子战系统;在商用领域,用于微波、毫米波广播和卫星通信等基础措施。

AlGaN/GaN HEMT器件的有效热管理是器件可靠性和性能最关键的因素之一;对于SiC基GaN 射频器件,从有源区有效提取出热量是热管理的关键;对于SiC基GaN 器件热阻,除了考虑GaN、SiC材料热阻,还需要考虑不同材料的界面热阻。

SiC基GaN材料热阻研究的进展方面,报告指出,SiC基GaN 射频器件温升大会导致器件性能降低,降低器件温升,改善界面热阻是关键。共聚焦微拉曼热成像方法测量界面热阻TBRGaN/SiC对件温升器件温升贡献30-50%。高温AlN buffer 对界面热阻TBRGaN/SiC可以降低25%,器件温升降低10%。衬底表面处理&高温薄AlN缓冲层,界面热阻TBRGaN/SiC最低达到1.3X10-8 m2K/W。高温、薄AlN缓冲层几乎处于应变状态是获得高质量GaN的原因。

报告分享了SiC基GaN缓冲层方面的尝试,包括AlN buffer厚度条件的优化、低温No \LT-AlGaN buffer 条件的优化、HT- AlGaN buffer优化、HT- AlGaN buffer优化。


中电化合物公司是由中国电子下属的华大半导体投资的一家做碳化硅SiC晶体、衬底、外延片和GaN外延片产品的专业化宽禁带半导体材料制造企业。2019年11月成立,总投资10.5亿元,规划建设年产7万片6吋SiC同质外延片生产线,年产1万片GaN外延片生产线;包含SiC晶体生长、衬底加工、外延生长、材料检测工序。已完成6吋导电型SiC晶体生长技术的研发,并验证了重复性;目前是国内少数几家掌握6吋导电型SiC长晶技术的单位!

唐军有近10年从事氮化镓外延材料技术开发经验,在氮化镓基蓝绿光LED、UVC、硅衬底及碳化硅衬底氮化镓外延技术方面积累了丰富的材料生长经验。发表SCI论文6篇,申请发明专利30余件。

(内容根据现场资料整理,如有出入敬请谅解)

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