近期，“行家说三代半”获悉，国内又有2项增强型氮化镓功率芯片量产技术实现新突破，并且获得期刊和媒体的争相报道，而这2项重大突破均由西电广研院第三代半导体创新中心郝跃院士、张进成教授课题组李祥东团队与广东致能科技公司联合攻克，主要进展如下：
6英寸增强型e-GaN电力电子芯片成功研发，阈值电压超过2V，耐压达3000V；
证明了8英寸蓝宝石基GaN HEMTs晶圆器件量产的可行性，关态击穿电压超过1200V。
突破一：
6英寸增强型e-GaN芯片成功研发
近期，该团队发布了文献《p-GaN Gate HEMTs on 6-Inch Sapphire by CMOS-Compatible Process: A Promising Game Changer for Power Electronics》。
文献提到，该“6英寸增强型e-GaN芯片”研发项目成功地在6英寸蓝宝石基底上通过CMOS兼容工艺实现了p-GaN选择性刻蚀、低温欧姆接触和Al2O3/SiO2钝化等关键技术，成功制造了p-GaN栅HEMTs。
在该研究中，西电广州研究院与广东致能科技公司联合攻克了≥1200V超薄GaN缓冲层外延、p-GaN栅HEMTs设计与制造、可靠性加固、高硬度材料封测等整套量产技术，成功开发出阈值电压超过2V、耐压达3000V的6英寸蓝宝石基增强型e-GaN HEMTs晶圆，展示了替代中高压硅IGBT和SiC MOSFET的巨大潜力。
采用 CMOS 兼容工艺制造的 6 英寸蓝宝石氮化镓晶片照片
“行家说三代半”总结了该技术的相关优势：
低导通电阻和高阈值电压，提高了器件的性能和能效。
高关断状态击穿电压，增强了器件的耐受电压能力。
良好的晶圆级均匀性，有利于大规模生产。
通过初步的可靠性评估，显示了良好的长期稳定性。
最后，该研究还通过了高温栅偏（HTGB）应力和高温反向偏（HTRB）应力的初步可靠性评估。高可靠性、高均匀性和低成本的6英寸蓝宝石基底p-GaN栅HEMTs可能在不久的将来成为电力电子市场的强劲推动力。
注：该研发成果6英寸增强型e-GaN电力电子芯片已发表在高水平行业期刊IEEE Electron Device Letters上，并入选封面highlight论文。
文献链接：https:ptp=&arnumber=10530877
突破二：
全球首发8英寸蓝宝石基GaN HEMTs
众所周知，传统的在硅基底上的GaN HEMTs很难平衡大规模和高电压这两个关键因素。GaN-on-sapphire作为一种有前景的解决方案，目前报道的商业化GaN-on-sapphire晶圆通常是6英寸的。为了降低成本并满足市场需求，迫切需要开发8英寸产品。
近期，该研究团队发布了《Report of GaN HEMTs on 8-in Sapphire》文献，文献提到，西电广州研究院联合致能科技在8英寸蓝宝石基底上首次制造了GaN HEMTs，关态击穿电压超过1200V，在国际上首次证明了8英寸蓝宝石基GaN HEMTs晶圆量产的可行性——
这项技术的关键在于使用了8英寸蓝宝石基底，相较于传统的硅基材料，蓝宝石提供了更高的电绝缘性能和更优质的晶体生长环境。这使得GaN HEMTs能够实现超过1200V的关态击穿电压，同时保持了器件的高电子迁移率和低电阻特性。
此外，通过精细调控外延工艺，晶圆的不均匀性被控制在4%以内，良率达到了95%以上，击穿电压更是轻松突破了2000V。
8 英寸蓝宝石和加工流程上制造的 GaN HEMT 的横截面示意图
总的来说，该技术具有以下技术优势：
通过专门调整的缓冲层，实现了晶圆级均匀性和低翘曲。
制造的HEMTs展示了低导通电阻和高阈值电压，适合高效率的电力电子应用。
没有场板的情况下也能实现高关断状态击穿电压，减少了器件的复杂性和成本。
该项突破进一步扩展了蓝宝石基底的应用，在全球范围内首次展示了8英寸GaN-on-sapphire晶圆，并证明了蓝宝石基底上的GaN HEMTs技术具有巨大的潜力，能够为电力电子领域带来更高的性能和更低的成本。
注：该研发成果已发表在高水平行业期刊IEEE Transactions on Electron Devices上，并被国际著名半导体行业杂志Semiconductor Today专题报道。
文献链接：https:ptp=&arnumber=10541942
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