法國阿斯克新城和德國德累斯頓 - 2018 年 2 月 1 日 - 來自電子、微電子及納米技術研究院 (IEMN) 的最新結果顯示，ALLOS 即將推出的適用于 1200 V 器件的硅基氮化鎵外延片產品具有超過 1400 V 的縱向和橫向擊穿電壓。

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 1200 V 器件應用設計的產品的原型。IEMN 借助該外延片實現了超過 1400 V 的縱向和 1600 V 的橫向（接地）擊穿電壓。另一款外延片是 ALLOS 針對 600 V 應用推出的成熟產品，同樣顯示出非常高的 1200 V 擊穿電壓以及更高的橫向和縱向測量值。

適用于 1200 V 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計劃。該產品的強勁性能歸功于一個創新的結構，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并未以犧牲晶體質量或晶片彎曲度等其他基本參數為代價，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 600 V 外延片的一位行業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 1000 V 泄漏的測量設置，實現了 600 V 下 0.003 μA/mm2 和 1000 V 下 0.033 μA/mm2 的值。“我們的合作伙伴給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 600 V 應用領域的強大技術實力。”ALLOS 首席技術官 Atsushi Nishikawa 博士解釋道，“現在最大的問題是在 1000 V 以上的哪個電壓下會出現物理擊穿，以及我們能否在 1200 V 領域再續輝煌。”

有了 IEMN 顯示的結果，現在可以給出答案。它使用了簡化的器件設計和流程，獲得反饋的速度比工業流程快了許多。在 ALLOS 針對 1200 V 器件推出的新型外延片產品的原型上，IEMN 實現了超過 1400 V 的縱向和 1600 V 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 12 μm 時超過 2000 V 的橫向擊穿電壓（圖 1 (c)）。對于接觸距離為 4 μm 時擊穿電壓已超過 1100 V 的 7 μm 厚外延堆棧，接觸距離為 12 μm 時出現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 外延片可實現超過 1400 V 的縱向和 1600 V 的橫向擊穿

電壓，明顯優于我們迄今為止測量的來自各個行業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 600 V 外延片產品上，IEMN 實現了 1200 V 的縱向和 1500 V 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轉換行為有負面影響。這兩種產品均可提供 150 mm 晶片直徑對應的 675 μm 厚度以及 200 mm 晶片直徑對應的 725 μm 厚度。所有 ALLOS 外延片產品的彎曲度都被嚴格控制在 30 μm 以下。

“現有的結果表明，我們已經達到了橫向 1.7 MV/cm 和縱向 2 MV/cm 的水平，我們還有一項旨在實現外延片級別進一步改進的計劃。現在是時候與 1200 V 產品系列的工業合作伙伴建立強大的合作伙伴關系了。” ALLOS 首席執行官 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務，因而我們正在尋求與經驗豐富的電力電子企業密切合作，以利用其基于硅基氮化鎵的 1200 V 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。”