山東大學(xué)集成電路學(xué)劉教授團(tuán)隊聯(lián)合華為技術(shù)有限公司研制了世界*1200V垂直型硅基氮化鎵晶體管，為寬禁帶半導(dǎo)體在中高壓場景的低成本商業(yè)化應(yīng)用提供了全新路徑。相關(guān)成果發(fā)表在第37屆功率半導(dǎo)體器件和集成電路國際會議(ISPSD)以及電子器件領(lǐng)域*期刊IEEE?Electron/WWW.shzy4.com/ Device?Letters，Applied?Physics?Letters。這是山東大學(xué)第二年以*作者和通訊作者單位在功率半導(dǎo)體*國際會議ISPSD發(fā)表論文。上述系列文章的*作者為山東大學(xué)集成電路學(xué)2023級博士研究生馬宇川，通訊作者為劉教授。
??隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體以其耐高溫、高頻、耐高壓等性能優(yōu)勢，在諸多領(lǐng)域逐步替代傳統(tǒng)硅基器件。其中，SiC主要應(yīng)用于電動汽車、光伏逆變器等高壓領(lǐng)域(>1200V)；GaN則更適用于5G通信、上海自動化儀表有限公司雷達(dá)系統(tǒng)和通用電源等低壓領(lǐng)域(<650V)。在此背景下，650V～1200/WWW.shybdj6.netV的中高壓區(qū)間，正逐漸成為GaN材料向上突破、SiC材料向下覆蓋的重點攻關(guān)方向。GaN要實現(xiàn)在中高壓領(lǐng)域的應(yīng)用，必須突破耐高壓、大電流承載等瓶頸。當(dāng)前，日本豐田、日本羅姆等企業(yè)已開發(fā)出基于GaN襯底的1200V垂直型GaN晶體管。該結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)水平型器件，在耐壓能力、功率密度和散熱性能等方面優(yōu)勢顯著，具備在中高壓場景的應(yīng)用潛力。但是，GaN襯底過高的成本限制了其規(guī)模化應(yīng)用。
??在*和省級科技計劃項目的支持下，山東大學(xué)聯(lián)合華為技術(shù)有限公司基于大尺寸、低成本的硅襯底，上海儀表三廠率先攻克了導(dǎo)電緩沖層以及氟離子注入終端技術(shù)，開發(fā)了垂直型GaN功率晶體管的外延生長及器件制備工藝，研制出世界*1200V垂直型硅基GaN晶體管。該器件的耐擊穿、導(dǎo)通電阻等性能與基于GaN襯底的垂直型GaN晶體管相當(dāng)，但成本大幅降低，為千伏級電力電子系統(tǒng)提供了高性能、低成本的核心半導(dǎo)體元件。
??該成果入選《山東好成果專報》頭版專題報道?！吧綎|好成果”是山東省科技廳自2023年7月起重點打造的重大科技成果推介活動，通過常態(tài)化征集、評價和發(fā)布機制，推動科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。該成果被國際產(chǎn)業(yè)媒體S/WWW.shybdj6.net/emiconductor?Today以及國內(nèi)多家主流媒體專題報道。