1萬伏！我國實現6英寸AlN單晶復合襯底和晶圓制造全流程突破

?近日，西安電子科技大學郝躍院士課題組張進成教授、李祥東教授團隊與松山湖材料實驗室王新強教授、袁冶副研究員團隊，以及廣東致能科技有限公司聯合攻關，成功基于2~6英寸AlN單晶復合襯底制備了高性能GaN HEMTs晶圓。得益于AlN單晶復合襯底的材料優勢 (位錯密度居于2×10⁸?cm^-2數量級)，AlGaN緩沖層厚度降至350 nm，外延成本大幅下降，且有效控制晶圓翹曲。這是我國在大尺寸新型襯底制備與應用方向取得的又一重大突破。

研究發現，AlN單晶復合襯底表面存在的Si、O雜質會造成寄生漏電通道，使得HEMTs器件無法正常關斷。團隊據此創新提出二次生長AlN埋層方法覆蓋雜質層，使其在超寬禁帶材料中無法離化，從而顯著抑制漏電。實驗結果顯示，團隊所提出的350 nm無摻雜超薄AlGaN緩沖層的橫向擊穿電壓輕松突破10 kV，HEMTs器件關態耐壓超8 kV，動態電流崩塌＜20%，閾值電壓漂移＜10%，初步通過可靠性評估。部分成果發表在器件領域頂刊IEEE TED（DOI:?10.1109/ISPSD59661.2024.10579573）以及ISPSD（DOI: 10.1109/ISPSD59661.2024.10579573）上。

圖：基于6英寸AlN單晶復合襯底制造的GaN晶圓，轉移特性曲線，動態輸出特性曲線和動態轉移特性曲線