12寸、1200V的GaN诞生了！国产的！

12寸、1200V的GaN诞生了！国产的！

前段时间，晶湛半导体研发出了1万伏的氮化镓（.点这里.），最近，他们又有新的技术突破——展示了12英寸、1200V的硅基GaN外延片，这为采用主流的12英寸CMOS生产线制造GaN HEMT晶体管铺平了道路。

据介绍，早在2014年晶湛就推出商用的8英寸硅基GaN高压HEMT外延片，而这次他们将其AlGaN/GaN HEMT外延工艺转移到12英寸硅衬底，而且还能够保持出色的厚度均匀性和50μm以内的低晶圆翘曲。

由于12英寸晶圆相比8英寸晶圆面积更大，在材料和工艺成本适度增加的情况下，其可切割的芯片数量越多，据推算，12英寸晶圆的芯片成本可下降40%以上。

垂直电压击穿测量结果显示，这些晶圆适用于200V、650V和1200V电源应用，高于目前GaN的最高电压。

图1：晶湛半导体一系列12英寸硅基GaN HEMT外延片的厚度图和垂直击穿电压。

晶湛的这种12英寸硅基GaN HEMT外延层结构，有助于解决晶圆开裂/翘曲和高结晶缺陷的关键问题。如图2(a) 所示，这种外延结构的生长从AlN成核层开始，然后是应力消除堆栈层、GaN通道层、AlGaN势垒层和GaN帽层。

如图 2(b) 所示，该结构具有较窄的X射线衍射AlN峰和良好的FWHM均匀性，表明整个12英寸晶圆具有较高的结晶质量。

图 2：(a)晶湛12英寸硅基GaN HEMT外延片的结构示意图；(b) XRD AlN(002) FWHM图，平均FWHM值为743弧秒，标准偏差为2%。

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AlGaN势垒中的铝成分和二维电子气 (2DEG) 载流子浓度的测量结果显示，AlGaN势垒中Al成分的平均值为19.9%，标准偏差为0.68%（图3a），表明2DEG 电特性均匀。

同时，电容-电压测量也证实了这一点，其测量结果显示，平均电子浓度为1012cm-2，标准偏差（图3b）。

图 3：12英寸硅基AlGaN/GaN HEMT外延片的Al成分和2DEG电子浓度。

硅基氮化镓转移到12英寸晶圆，通常存在外延工艺、应力管理和缺陷控制等方面挑战，但晶湛半导体有限公司总裁程凯表示，“得益于我们优化的AlN成核层，我们的AlGaN/GaN HEMT结构实现了出色的结构质量和电气性能，因此可以生产无裂纹的GaN HEMT外延片，以满足最大12英寸的硅衬底漏电流要求。”

同时，程凯认为，这肯定有助于开发高功率集成电路以生产片上系统，并进一步降低GaN功率器件的成本。

据《中国电子报》报道，程凯曾任IMEC（欧洲微电子中心）资深科学家，在业界率先制备出6英寸和8英寸硅基氮化镓功率电子材料。截至2021年6月，晶湛已累计申请国内外专利300多项。

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