基于选区外延法的单片异质集成GaN/Si的研究

将GaN器件与Si集成电路进行单片异质集成是当前微电子领域的前沿研究方向之一,而直接从材料定义系统的选区外延法是其中最具潜力的技术途径。针对选区外延法的实施过程中,选区外延GaN的高温过程会严重影响已制Si集成电路功能的问题,提出一种MOSFET沟道热扩裕量预留技术,并通过理论分析和仿真实验验证了该技术的可行性与有效性。研究结果克服了选区外延法的固有缺陷,能够在实现GaN/Si单片异质集成的同时,保障Si集成电路的功能,为单片异质集成GaN/Si技术的发展提供了有益新思路。

低成本Si基GaN微电子学的新进展

进入21世纪后,宽禁带半导体GaN微电子学发展迅速,SiC基GaN微电子学已成为微波电子学的发展主流,且正在向更高频率和更高功率密度的新一代GaN微波功率器件发展。为了降低成本,Si基GaN微电子学应运而生,在5G通信、电动汽车等绿色能源应用发展的带动下,Si基GaN微电子学已进入产业化快速发展阶段。介绍了Si基GaN微电子学在射频Si基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)新器件结构、工艺与可靠性,Si基GaN HEMT单片微波集成电路(MMIC),Si基E模功率GaN HEMT结构设计,大尺寸Si基GaN HEMT工艺,Si基GaN功率开关器件的可靠性,Si基GaN功率变换器的单片集成和高频开关Si基GaN器件的应用创新等工程化、产业化方面的最新技术进展。分析和评价了低成本Si基GaN微电子学工程化和产业化的发展态势。

低成本Si基GaN微电子学的新进展(续)

进入21世纪后,宽禁带半导体GaN微电子学发展迅速,SiC基GaN微电子学已成为微波电子学的发展主流,且正在向更高频率和更高功率密度的新一代GaN微波功率器件发展。为了降低成本,Si基GaN微电子学应运而生,在5G通信、电动汽车等绿色能源应用发展的带动下,Si基GaN微电子学已进入产业化快速发展阶段。介绍了Si基GaN微电子学在射频Si基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)新器件结构、工艺与可靠性,Si基GaN HEMT单片微波集成电路(MMIC),Si基E模功率GaN HEMT结构设计,大尺寸Si基GaN HEMT工艺,Si基GaN功率开关器件的可靠性,Si基GaN功率变换器的单片集成和高频开关Si基GaN器件的应用创新等工程化、产业化方面的最新技术进展。分析和评价了低成本Si基GaN微电子学工程化和产业化的发展态势。

国外GaN功率器件衬底材料和外延技术研发现状

GaN基功率器件的衬底和外延技术的发展对于器件性能的提升和成本的降低起着非常重要的作用。介绍了国外SiC基、Si基以及新型金刚石基GaN功率器件衬底材料和GaN外延技术的研发现状。重点讨论了大尺寸衬底技术(6英寸SiC衬底、8英寸Si衬底)、GaNHEMT与SiCMOS器件异质集成技术以及金刚石基GaNHEMT材料集成技术的研发进展。分析了GaN功率器件材料技术的发展趋势,认为更大尺寸更高质量衬底和外延材料制作、外延技术的改进、金刚石等新型衬底材料研发以及GaN基材料与Si材料的异质集成技术等将是未来研究的重点。

GaN微电子学的新进展

进入21世纪后,GaN微电子发展迅速,2011年进入工程化。在5G移动通信等新一代应用的牵引下,GaN微电子的创新更加活跃,正开始步入高新产业的发展阶段。介绍了GaN微电子在新器件结构与工艺、微波混合集成、微波单片集成电路(MMIC)、集成电路和异构集成等方面的最新进展,主要包括新的势垒结构、新的器件结构和工艺、大尺寸Si基器件、高导热金刚石基器件、新的电路拓扑、新的3D集成技术和可靠性研究等,以及在微波电子学和功率电子学两大应用领域的最新成果。分析和评价了SiC基、Si基GaN微电子等的发展态势。

微波固态器件与单片微波集成电路技术的新发展

对不同时代的单片微波集成电路(MMIC)的器件工艺发展和应用发展状况进行概况总结,并结合当前的研究与应用热点,重点分析以砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)为代表的微波化合物固态器件和基于MMIC的异构异质集成新技术路径,并就今后发展的趋势做出展望。

单片异质集成技术研究现状与进展

异质集成技术是微系统的核心技术,分为混合异质集成技术和单片异质集成技术。单片异质集成技术因具有较高的集成度,逐渐成为研究热点。从两个方面介绍了微系统中单片异质集成技术的研究现状和进展。在微电子器件方面,主要发展方向为Ⅲ-Ⅴ族和Si基CMOS电子器件的单片异质集成;在光电子、MEMS器件方面,主要发展方向为Ⅲ-Ⅴ族光电器件、Si基CMOS电子器件和MEMS器件等的单片异质集成。最后,总结出异质集成技术面临的挑战和丞待解决的问题。