在2015年IEEE國際電子器件會(huì)議（IEDM）上，比利時(shí)校際微電子中心（IMEC）納米電子研究中心提出了三種新型氮化鋁鎵（AlGaN）/氮化鎵（GaN）棧結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)化的低色散緩沖設(shè)計(jì)。此外，IMEC優(yōu)化了p-GaN在200毫米硅晶片上的外延生長過程，使增強(qiáng)型器件的閾值電壓（Vt）和驅(qū)動(dòng)電流（ID）值高于目前最先進(jìn)器件。

為了使硅基AlGaN/GaN器件實(shí)現(xiàn)性能良好，無電流崩塌，色散必須保持最小值。GaN基通道和硅襯底之間緩沖層內(nèi)的陷阱電荷被認(rèn)為是導(dǎo)致分散的一個(gè)關(guān)鍵因素。IMEC比較了不同緩沖層類型對(duì)色散的影響，并對(duì)這三種類型緩沖層進(jìn)行優(yōu)化：經(jīng)典的步級(jí)響應(yīng)緩沖層、含有低溫AlN插入層的緩沖層和超晶格緩沖。這三種類型的緩沖層性能得到優(yōu)化，在寬的溫度范圍和偏置條件下具有較低的色散、漏電流和擊穿電壓。

IMEC還優(yōu)化了p-GaN外延生長過程，使GaN HEMT器件的電氣性能得到改進(jìn)，具有高閾值電壓、低電阻和高驅(qū)動(dòng)電流，超越了目前最先進(jìn)的器件性能（V_t > 2V，Ron= 7?.mm，電壓為10V 時(shí)Id > 0.4A/mm）。p-GaN HEMT的性能超過了相同材料的薄勢(shì)壘層增強(qiáng)型HEMT（MIS HEMT）。

IMEC的硅基氮化鎵項(xiàng)目目標(biāo)是將這一技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)化。IMEC提供了一個(gè)完整的200毫米的CMOS兼容工藝200V GaN生產(chǎn)線，可使增強(qiáng)型器件具有優(yōu)良的規(guī)格。IMEC項(xiàng)目允許合作伙伴提早進(jìn)入下一代設(shè)備和功率電子器件的工藝、設(shè)備和技術(shù)研發(fā)過程，加快創(chuàng)新，共享成本。目前IMEC研發(fā)的重點(diǎn)是提高增強(qiáng)型器件的性能和可靠性，同時(shí)通過在基板技術(shù)、更高水平集成技術(shù)和新型器件結(jié)構(gòu)探索方面的創(chuàng)新，推動(dòng)技術(shù)極限。

IMEC智能系統(tǒng)和能源技術(shù)執(zhí)行副總裁Rudi Cartuyvels 表示，“IMEC上周在IEDM會(huì)議上的演示，證明了我們200毫米硅基氮化鎵平臺(tái)的能力、精密度和成熟度。在此基礎(chǔ)上，我們與合作伙伴正共同努力實(shí)現(xiàn)GaN特定設(shè)備的定制，同時(shí)我們正在探索替代基板技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)GaN技術(shù)極限。”（工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所 張慧）