大功率异质外延氮化镓( GaN)基半导体器件可靠性评价探讨——上海共晶电子科技有限公司

编辑时间： 12-09 关键字：

宽禁带半导体材料碳化硅（SiC），氮化镓( GaN)作为第三代半导体材料具有禁带宽度大，电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好的特点，其本身具有的优越性质及其在制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成功率器件领域应用具有巨大的市场前景，在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射等方面具有巨大的应用潜力。广泛应用航天航空控制，雷达及无线通讯，大功率电源系统等终端领域。

GaN基材料是直接跃迁型半导体材料,具有优良的光学性能,可作出高效率的发光器件。即以此奠定了异质外延氮化镓( GaN)基半导体器件在半导体照明行业的决定性地位。LED芯片异质衬底的差异性成为评价LED芯片综合技术性能指标的主要标准。SiC衬底芯片，蓝宝石衬底芯片,Si衬底芯片虽各具不同的性价比，就综合技术性能指标而言SiC衬底芯片优异性勿容置疑！

为了缩小蓝宝石衬底芯片与SiC衬底芯片的综合技术性能差距，业界虽在蓝宝石衬底芯片结构及制造工艺上进行了不懈的努力，其结果仍不尽人意。然而上海共晶电子科技有限公司应用具有自主知识产权技术与工艺装备，生产的大功率蓝宝石正装芯片共晶封装光源器件；通过第三方NVLAP资质检测机构10000小时的LM-80检测。数据显示；在105℃和额定电流条件下的报告L70寿命超过50000小时，光通量维持率93%以上。彰显了大功率蓝宝石异质外延氮化镓( GaN)基半导体光源器件的高可靠性；其光效及可靠性完全满足最新DLC4.0中Premium级的技术规范要求。综合技术性能指标并不逊色于大功率SiC异质外延氮化镓( GaN)基半导体光源器件，但其性价比却遥遥领先。

如何使蓝宝石异质外延氮化镓( GaN)基半导体光源器件，在综合技术性能指标达到或接近SiC异质外延氮化镓( GaN)基半导体光源器件，是困扰业界的难题。从芯片级层面上评价几乎毫无可能！然而芯片必须依附于器具的结构与技术的载体上，才具备使用价值。

笔者认为:在充分评估衬底与功能性外延层特性的基础上，以载体的结构与技术上的突破，降低芯片区热积聚的形成，以构建芯片的规定使用技术条件。减少芯片功能层与衬底材料的晶格失配及热失配导致的器件功能可靠性降低的可能。达成芯片级的发热密度与器件系统级散热密度之平衡，具有决定性的意义！

我们的技术及工程实践和权威资质检测机构连续长达10000小时的检测数据报告，已经毫无悬念地证明了这一判断：

芯片与器件层面的综合评价才有效验证芯片结构与工艺的技术可靠性及工程价值。

先进的芯片测封技术应具有提升或完善芯片固有优秀特性发挥，弥补或缓解不良特性影响的功能。进而为芯片的结构设计与制造开拓更大的技术操作空间。

在这种认知和技术平台上，可以更大限度上开拓现有的半导体器件

市场的战略纵深。如满足AEC-Q100标准认证的半导体器件以及低热

阻半导体功率器件市场等等；

在这种认知和技术平台上，可以把握宽禁带即第三代半导体材料器件行业高端前沿技术与市场，尤其是具有优良性价比的大功率蓝宝石异质外延氮化镓( GaN)基半导体器件。在热功耗远低于大功率LED器件的HEMT以及高频功率芯片和器件开发上实现高效的突破。