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大連理工大學光電工程與儀器科學學院研究團隊在功率電子器件芯片領域取得突破
beplay2網頁登錄 訊近日，大連理工大學光電工程與儀器科學學院黃火林副教授所在研究團隊，在新型功率電子器件芯片領域取得重要進展，所研製的芯片綜合性能接近國際先進水平。該研究團隊提出一種基於Al2O3/SiON疊層介質的氮化镓場效應晶體管製造技術，通過柵區勢壘層淺刻蝕工藝和界麵電荷調控工程來調製器件開關閾值電壓，獲得+2V閾值電壓的常關型功率器件，並在此基礎上，在6英寸外延片上進一步實現高均勻性的大尺寸芯片晶圓製造，芯片良率高於96%。
氮化镓功率器件芯片結構示意圖、典型照片和性能
對比目前國際同類型功率開關器件，該研究成果綜合指標位居前列，特別是其閾值電壓漂移值為目前國際報道的最優結果，預示芯片具有很高的工作穩定性。另外，這種芯片製造技術基於整體無金化工藝，與傳統矽基CMOS工藝兼容，有望加快推進新一代氮化镓功率器件麵向應用市場。目前，該研究成果已被IEEE Electron Device Letters雜誌接收（DOI:10.1109/LED.2019.2957376）。文章第一作者為課題組博士生孫仲豪，通訊作者為黃火林副教授。該雜誌具有近50年的悠久曆史，為電子器件類的專業頂級雜誌，據檢索，這是我校作為論文第一單位，首次在該雜誌上成功發表。該工作得到了國家自然科學基金、大連市科技重大專項和大連理工大學相關部門的大力支持。
氮化镓功率器件芯片綜合性能與國際同類器件對比（以靠近右上方為佳）
我國每年要進口超兩千億美元的電子芯片，該產業技術現在仍嚴重受製於歐美日發達國家。功率開關器件是其中的重要一種，用於電流、電壓、頻率、交直流變換等電能轉換係統。氮化镓（GaN）材料是第三代寬帶隙半導體的突出代表，具有電子飽和速率高、臨界擊穿電場大、耐高溫、抗輻射等特點，適合製作新一代高效能、高壓、大功率的新型功率開關器件，未來有望逐漸替代現有的矽基功率器件產品。然而，氮化镓功率器件目前技術不成熟，特別是具有更安全、節能特點的常關型芯片製造技術仍然是國際公認的難點。該研究團隊多年來即致力於氮化镓常關型芯片的設計和製造工作，該團隊目前已在IEEE Electron Device Letters、IEEE Transactions on Power Electronics等重要學術期刊發表論文30餘篇，已申請或授權國家發明專利22項、PCT國際專利1項（近5年）。
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