德国研究人员宣布基于AlN的功率半导体研究成功

德国合作伙伴展示基于AlN的功率半导体价值链的实际实施

据德国研究合作伙伴称，一种基于AlN的新型半导体技术可用于电力电子晶体管以及毫米波射频电路，有可能显著降低电能转换和高频传输中的损耗。与氮化镓技术相比，单晶氮化铝晶圆上的器件具有更高的功率密度和效率。它们还显示出更低的动态寄生效应和更高的可靠性。同时，AlN的高导热性使器件具有良好的散热性能。

为了在中期内使AlN技术在工业界能够获得，德国的相关现有活动已合并为一个战略集群。其目的是为基于AlN的技术建立德国价值链，并在这个日益重要的经济领域建立国际领导地位。费迪南德·布劳恩研究所（FBH）、弗劳恩霍夫集成系统和设备技术研究所IISB和III/V-Reclaim PT GmbH公司共同推动这一倡议。

它们涵盖了整个价值链，从使用物理蒸汽传输（PVT）工艺生长AlN晶体开始，到外延就绪AlN晶圆的切片和抛光，以及功能器件层的外延，再到用于电力电子和毫米波应用的晶体管的制造。该联盟首次在德国和欧洲成功展示了AlN器件价值链的实际实施。

为此，在Fraunhofer IISB生长了AlN晶体，并将其切成直径达1.5英寸的AlN晶圆。III/V-Reclaim公司开发了一种用于外延片生产的抛光工艺。然后，在费迪南德-布劳恩研究所将功能外延层应用于这些晶圆，并成功地在它们上加工了AlN/GaN HEMTs。用这些晶圆生产的第一代晶体管已经显示出有前途的电气特性，例如高达2200V的击穿电压和优于SiC以及基于GaN的功率开关器件的功率密度。

与已建立的硅器件相比，在AlN晶圆上成功生产的AlN/GaN HEMTs的导通损耗比硅低三千倍，效率比SiC晶体管高约10倍。这些研究突破得到了德国联邦教育和研究部（BMBF）在ForMikro-LeitBAN和Nitrides-4-6G项目中的资助。