近日，由国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）与第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）主办，南方科技大学微电子学院与北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司共同承办的第十七届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA 2020）暨2020国际第三代半导体论坛（IFWS 2020）在深圳会展中心召开。
期间，德国爱思强股份有限公司协办的“超宽禁带半导体技术”分会上，中国电科十三所重点实验室高级工程师王元刚带来了“高性能Ga2O3 SBD功率器件研究”的主题报告，分享了最新研究成果。超宽禁带氧化镓（Ga2O3）材料具大禁带宽度（4.5-4.8 eV）、高临界击穿场强（8 MV/cm）、低成本和大尺寸等优势，在功率开关领域具有潜在的应用前景。超宽禁带氧化镓半导体是支撑未来轨道交通、新能源汽车、能源互联网等产业创新发展和转型升级的重点核心材料，是目前国际研究的热点。
受限于介质/氧化镓高界面态密度，普通场板被高界面态屏蔽，难以发挥提升击穿电压的作用。研究首次提出自对准类空气桥场板结构，将阳极金属与界面态有效分离，降低界面态对场板的影响。基于BOE溶液对SiO2和SiNx腐蚀速率的差别，研究引入SiO2和SiNx双层钝化层，其中下层为腐蚀速率更快的SiO2，利用自对准湿法腐蚀，形成空气桥结构；通过控制腐蚀时间控制空气桥长度。自对准湿法腐蚀工艺不仅工艺简单，而且有利于实现高对称性微型空气桥结构。相比于含常规场板的氧化镓SBD器件，制备的含新型自对准类空气桥场板氧化镓SBD击穿提高提升两倍以上，达到1100V，同时实现了较低比导通电阻，仅为1.83 mΩ·cm2。实验表明自对准类空气桥场板工艺简单，且耐压改善效果显著，是一种有效的终端技术。
报告指出，超宽禁带氧化镓功率器件兼备高耐压、低电阻和低成本三重优势，是未来支撑轨道交通、新能源汽车等产业创新发展和转型升级的重点核心电子元器件。PECVD淀积介质存在较为严重的界面态，场板技术无法充分发挥作用。通过引入热氧化技术、自对准空气桥技术以及自氧化P型NiO技术，大幅提升氧化镓SBD功率器件耐压性能。探索新型高耐压终端结构改善器件耐压、降低比导通电阻、增大器件耐受功率以及寻求器件散热新途径是未来氧化镓功率器件发展的主要攻关方向。
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