Репортаж от Wedoany，Недавно исследовательская группа по полупроводникам четвертого поколения и команда инженеров новых технологий лаборатории Пинху в Шэньчжэне (Китай) сообщили о значительных успехах в области сглаживания поверхности оксида галлия и технологии беззолотых омических контактов. Используя эпитаксиальные пластины оксида галлия, выращенные методом металлоорганического химического осаждения из газовой фазы (MOCVD), команда достигла удельного контактного сопротивления 8E-7 Ом·см² с помощью беззолотого процесса, а также разработала новый метод сглаживания поверхности эпитаксиальных пластин оксида галлия, снизив среднеквадратичную шероховатость поверхности до 0,107 нм. Оба ключевых показателя достигли лучшего в отрасли уровня, что обеспечило дополнительную критическую поддержку для автономного контроля и промышленного внедрения полупроводников четвертого поколения в Китае.
Оксид галлия является ключевым материалом для сверхширокозонных полупроводников, над которым в настоящее время активно работают во всем мире. Он обладает выдающимися преимуществами, такими как устойчивость к высокому напряжению, высоким температурам и большая мощность, что делает его идеальным выбором для силовых электронных устройств следующего поколения. Однако долгое время два основных технологических узких места сдерживали массовое производство устройств на основе оксида галлия: во-первых, зависимость электродных контактов от драгоценного металла золота, что приводит к высоким затратам и низкой термической стабильности; во-вторых, шероховатость поверхности эпитаксиальных пластин, которая легко вызывает дефекты и концентрацию электрического поля, влияя на надежность устройств. На этот раз исследовательская группа лаборатории Пинху в Шэньчжэне решила обе эти отраслевые проблемы одновременно.
Технология беззолотых омических контактов: отказ от золота при создании электродов, снижение затрат на 90% и повышение стабильности
Технология омических контактов для оксида галлия долгое время основывалась на системах с использованием золота (Au). Беззолотые (Au-free) омические контакты являются ключевой технологией для достижения массового производства и автономного контроля в отрасли. Хотя традиционные контакты на основе золота могут в определенной степени снизить контактное сопротивление, они имеют такие критические недостатки, как высокотемпературная диффузия, низкая термическая стабильность, высокая стоимость и несовместимость процессов, что напрямую ограничивает производительность устройств и возможность их массового производства.
Благодаря использованию многослойных структур из недрагоценных металлов и инженерии интерфейсов для создания омических контактов, удалось достичь выдающихся характеристик с удельным контактным сопротивлением 8E-7 Ом·см² (что ниже, чем 1E-6 Ом·см² для аналогичных процессов с золотом). По сравнению с традиционными процессами на основе золота, новый подход не только обходит технологические узкие места и проблемы, но и позволяет снизить стоимость материалов для электродов более чем на 90%.
Технология сглаживания поверхности оксида галлия: превращение «грубой наждачной бумаги» в «атомарно-гладкое зеркало»
Шероховатость поверхности является важным параметром для оценки качества монокристаллических подложек и гомоэпитаксиальных слоев оксида галлия. Из-за значительного эффекта наследования морфологии при эпитаксиальном росте оксида галлия неровности поверхности подложки напрямую передаются эпитаксиальному слою, дополнительно усиливая поверхностные дефекты. Шероховатая поверхность создает большое количество оборванных связей и дефектов на границе раздела, что приводит к увеличению плотности поверхностных состояний. Кроме того, микроскопические выступы на поверхности могут вызывать локальную концентрацию электрического поля, провоцируя преждевременный пробой устройств. Для решения этой проблемы исследовательская группа разработала новый процесс сглаживания поверхности, который снизил среднеквадратичную шероховатость поверхности эпитаксиальных пластин до 0,107 нм, что более чем в 6 раз меньше исходной шероховатости, достигая атомарной гладкости и значительно повышая стабильность и пробивное напряжение устройств.
Прорыв в этих двух ключевых технологиях напрямую устраняет критические барьеры на пути от материала оксида галлия к устройствам, значительно повышая производительность и надежность устройств. Это закладывает прочную основу для их масштабного применения в таких областях силовой электроники, как новые источники энергии, городской рельсовый транспорт и интеллектуальные сети, а также еще больше укрепляет конкурентные преимущества Китая в области автономных инноваций в сверхширокозонных полупроводниках. В будущем, по мере постоянного совершенствования беззолотых технологий и технологий сверхгладких поверхностей, оксид галлия станет еще на шаг ближе к крупномасштабному коммерческому использованию, что позволит быстрее внедрить его в промышленность и повседневную жизнь, способствуя глобальному лидерству китайской полупроводниковой промышленности четвертого поколения.
Стоит отметить, что лаборатория Пинху в Шэньчжэне продолжает радовать хорошими новостями. Пилотная платформа для силовых полупроводников на основе соединений, созданная лабораторией совместно с компанией Shenzhen Pengjin High Technology Co., Ltd., ранее получила статус пилотной платформы для полупроводников и интегральных схем (силовые полупроводники на основе соединений) провинции Гуандун. В этом году она также получила статус малой и средней пилотной базы для силовых полупроводников на основе соединений города Шэньчжэнь и ключевой пилотной платформы, поддерживаемой Министерством промышленности и информатизации КНР. Эти два важных признания знаменуют собой скачкообразный переход от поддержки на муниципальном уровне к планированию на провинциальном уровне и, наконец, к развитию на национальном уровне.
Лаборатория Пинху в Шэньчжэне является комплексной платформой Шэньчжэня Национального инновационного центра технологий полупроводников третьего поколения и пилотной платформой для полупроводников и интегральных схем (силовые полупроводники на основе соединений) провинции Гуандун. Она была учреждена Шэньчжэньским бюро по науке, технологиям и инновациям. Лаборатория проводит ключевые технологические исследования в области SiC, GaN и перспективных силовых электронных материалов и устройств следующего поколения, ключевого оборудования и компонентов, а также услуг по валидации сопутствующих материалов.
Лаборатория располагает современным кампусом с полным набором функций, расположенным в научно-техническом парке Лошань района Лунган города Шэньчжэнь, занимающим площадь 130 му (около 8,7 га). Она оснащена ведущей в отрасли инфраструктурой для исследований и производства широкозонных силовых полупроводников, включающей более 380 единиц различного передового международного и отечественного оборудования, а также чистые помещения класса 100 площадью 9500 квадратных метров.
Лаборатория объединяет ведущих мировых исследователей и опытных инженеров в данной области, создавая открытые, общедоступные и совместные научно-исследовательские центры, центры пилотных испытаний, а также центры анализа и тестирования, ориентированные на всю страну. Она стремится преодолеть общие проблемы и ключевые технологии в цепочке создания стоимости полупроводников третьего поколения, постоянно стимулируя инновации, выстраивая полную цепочку создания стоимости полупроводников третьего поколения, добиваясь мировых инновационных результатов в области полупроводников следующего поколения, воспитывая таланты мирового уровня и формируя экосистему с партнерами для совместного создания устойчивого будущего.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
