法國IEMN研究所的Farid Medjdoub博士領導的一支團隊制造出了器件，并在由德國ALLOS Semiconductors公司提供的兩款不同的硅基氮化鎵外延片產品上進行了測量。其中之一是ALLOS即將推出的專為1200V器件應用設計的產品的原型。IEMN借助該外延片實現(xiàn)了超過1400V的縱向和1600V的橫向(接地)擊穿電壓。另一款外延片是ALLOS針對600V應用推出的成熟產品，同樣顯示出非常高的1200V擊穿電壓以及更高的橫向和縱向測量值。
適用于1200V器件應用的新型外延片產品來自ALLOS正在進行的一項內部開發(fā)計劃。該產品的強勁性能歸功于一個創(chuàng)新的結構，該結構結合了ALLOS的獨特應變工程和高晶體質量方式，以及用于抑制泄漏和進一步提高擊穿電壓的其他措施。這種強勁性能的實現(xiàn)并未以犧牲晶體質量或晶片彎曲度等其他基本參數(shù)為代價，也未引入碳摻雜。外延生長是在標準Aixtron G5 MOCVD反應器上進行的。
在2017年11月于北京舉行的國際第三代半導體論壇 (IFWS)上，ALLOS展示了使用ALLOS 600V外延片的一位行業(yè)合作伙伴所給出的器件結果。憑借成熟的器件設計和針對高達1000V泄漏的測量設置，實現(xiàn)了600V下0.003μA/mm2和1000V下0.033μA/mm2的值?！拔覀兊暮献骰锇榻o出的這一反饋對我們來說真是好消息，因為這又一次證明了我們在600V應用領域的強大技術實力?！盇LLOS首席技術官Atsushi Nishikawa博士解釋道，“現(xiàn)在最大的問題是在1000V以上的哪個電壓下會出現(xiàn)物理擊穿，以及我們能否在1200V領域再續(xù)輝煌。”
有了IEMN顯示的結果，現(xiàn)在可以給出答案。它使用了簡化的器件設計和流程，獲得反饋的速度比工業(yè)流程快了許多。在ALLOS針對1200V器件推出的新型外延片產品的原型上，IEMN實現(xiàn)了超過1400V的縱向和1600V的橫向(接地)擊穿電壓(分別為圖1(a)和2(b))。使用浮動測量設置補充表征產生了接觸距離為12μm時超過2000V的橫向擊穿電壓(圖1(c))。對于接觸距離為4μm時擊穿電壓已超過1100V的7μm厚外延堆棧，接觸距離為12μm時出現(xiàn)橫向浮動擊穿電壓飽和(圖1(d))。
來自IEMN的Farid Medjdoub博士在全面公正地看待這些結果后，給出了如下解釋：“在基板接地的情況下，ALLOS外延片可實現(xiàn)超過1400V的縱向和1600V的橫向擊穿電壓，明顯優(yōu)于我們迄今為止測量的來自各個行業(yè)和研究合作伙伴的所有樣品。此外，我們所看到的結果表明，器件性能在晶片上非常均勻，這對于實際器件生產是一個非常重要的特性。”
在ALLOS的600V外延片產品上，IEMN實現(xiàn)了1200V的縱向和1500V的橫向(接地)擊穿電壓。這兩種外延片產品都沒有摻雜碳。碳常被硅基氮化鎵制造商用來增強分離效果，但對晶體質量和動態(tài)轉換行為有負面影響。這兩種產品均可提供 150mm晶片直徑對應的675μm 厚度以及200mm晶片直徑對應的725μm厚度。所有ALLOS外延片產品的彎曲度都被嚴格控制在30μm以下。
“現(xiàn)有的結果表明，我們已經達到了橫向1.7MV/cm和縱向2MV/cm 的水平，我們還有一項旨在實現(xiàn)外延片級別進一步改進的計劃?，F(xiàn)在是時候與1200V產品系列的工業(yè)合作伙伴建立強大的合作伙伴關系了?！? ALLOS首席執(zhí)行官Burkhard Slischka說道。“由于我們是一家純粹的外延片技術提供商，沒有自己的器件制造業(yè)務，因而我們正在尋求與經驗豐富的電力電子企業(yè)密切合作，以利用其基于硅基氮化鎵的1200V應用帶來的機會。憑借我們的技術，硅基氮化鎵具備與碳化硅性能相媲美的潛力，而成本僅為晶片成本的一小部分?！?/p>
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