IT之家 12 月 11 日消息，據(jù)中國(guó)科學(xué)院微電子研究所消息，近日，微電子所高頻高壓中心劉新宇研究員團(tuán)隊(duì)在氮化鎵電子器件可靠性及熱管理方面取得突破，六項(xiàng)研究成果入選第 14 屆氮化物半導(dǎo)體國(guó)際會(huì)議 ICNS-14（The 14th International Conference on Nitride Semiconductors）。

氮化物半導(dǎo)體材料在光電子、能源、通信等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著下游新應(yīng)用的快速發(fā)展以及襯底制備技術(shù)的不斷突破，氮化物半導(dǎo)體功率器件實(shí)現(xiàn)了成本和效率的大幅改善，但器件的閾值漂移、電流坍塌、熱管理等瓶頸問(wèn)題仍然制約著器件可靠性的突破，限制了其向更高電壓和更大功率應(yīng)用領(lǐng)域拓展。

科研團(tuán)隊(duì)成功應(yīng)用氧化鋁鈍化技術(shù)有效恢復(fù)了薄勢(shì)壘氮化鎵器件的二維電子氣，實(shí)驗(yàn)上確定了電荷來(lái)源和界面電荷數(shù)量，為自主研制超薄勢(shì)壘增強(qiáng)型器件奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

在可靠性方面，團(tuán)隊(duì)采用高溫遠(yuǎn)程等離子體預(yù)處理技術(shù)，穩(wěn)定復(fù)現(xiàn)了原子級(jí)臺(tái)階形貌，改善了器件的閾值漂移和電流崩塌現(xiàn)象。團(tuán)隊(duì)還深入研究了深能級(jí)界面態(tài)的起源和抑制機(jī)理，為進(jìn)一步提升器件性能提供了理論基礎(chǔ)。針對(duì) P-GaN 柵增強(qiáng)型 HEMTs，團(tuán)隊(duì)采用輕摻雜漏極技術(shù)，有效調(diào)控了柵下的二維電子氣濃度和關(guān)態(tài)表面電場(chǎng)，使器件獲得更出色的關(guān)態(tài)特性。團(tuán)隊(duì)還自主搭建了電感負(fù)載評(píng)估平臺(tái)，利用該平臺(tái)研究了商用肖特基型 P-GaN 柵器件和 HD-GIT 器件在復(fù)雜工作模式下的動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻，為 p-GaN 柵極 GaN HEMT 的穩(wěn)定性提供了新思路。

在熱管理方面，團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入高導(dǎo)熱氮化鋁鈍化介質(zhì)并在   器件正面設(shè)計(jì)散熱通道，將器件的結(jié)溫降低了 50℃。團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了基于集總參數(shù)電熱網(wǎng)絡(luò)（LPETN）模型的 SenseFET 電流檢測(cè)元件，實(shí)現(xiàn)了對(duì) GaN 功率器件溫度分布和傳導(dǎo)電流分布的高精度檢測(cè)。

上述六項(xiàng)研究成果在 ICNS-14 上進(jìn)行了口頭 / 海報(bào)展示，兩項(xiàng)工作獲評(píng)大會(huì)“best student award”。相關(guān)成果的通訊作者為微電子所黃森研究員、王鑫華研究員和蔣其夢(mèng)研究員。研究工作獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、自然基金重點(diǎn)和中國(guó)科學(xué)院裘搓基金重點(diǎn)等項(xiàng)目的支持。

IT之家注：ICNS 是氮化物領(lǐng)域最權(quán)威、最有影響力的學(xué)術(shù)會(huì)議之一，聚集了全球氮化物半導(dǎo)體領(lǐng)域的著名科學(xué)家、工程師及業(yè)界人士。