全球最大8英寸製造公司在IEEE頂級會議上發表15V與650V氮化鎵功率器件的性能與可靠性數據

2022年5月22日至25日，國際功率半導體器件與集成電路會議 (International Symposium on Power Semiconductor Devices, ISPSD)在加拿大温哥華舉辦。英諾賽科作為一家致力於為全球能源生態系統提供高性能、低成本的硅基氮化鎵解決方案的公司，在IEEE ISPSD峯會上發表了兩篇關鍵文章。

第一篇文章題為《8英寸CMOS兼容製程平台製造的650V硅基氮化鎵功率器件應用於高密度功率變換器的可靠性與壽命評估》（作者銀杉博士、郝榮暉博士、林逸銘等。）該文章系統性的評估了650V商用硅基氮化鎵HEMT在高密度PFC升壓變換器中的可靠性與開關壽命。文章展示了英諾賽科研發團隊通過引入英諾賽科的應力增強層(Strain Enhancement Layer, SEL)技術，實現了1000小時開關應力測試下動態電阻上升小於1.2倍，並且進一步在晶圓級應力測試系統中得到了驗證。對於未使用到SEL的對比樣品，在3小時的應力測試中動態電阻上升了18倍，其退化趨勢顯著加劇。通過對器件在開關應力下進行原位發光監測，英諾賽科的研發團隊發現了SEL能夠抑制熱電子注入效應，其被認為是未使用到SEL技術樣品的動態電阻上升的關鍵原因。最後，通過開關加速應力測試，得到了高達29年的壽命，滿足了工業界的應用要求。

熱電子發光現象：未使用到SEL技術器件(a) 350 V, (b) 500 V，使用到SEL技術器件(c) 350 V, (d) 500 V。(e)器件剖面圖展示了熱電子位置以及發光現象。

硬開關測試下(Vds = 600 V, Vgs = 6 V, and fs = 100 kHz)使用以及未使用到SEL技術的器件樣品的動態電阻對比。

第二篇文章題為《零動態電阻與零動態閾值低開關優值15V高性能增強型氮化鎵高電子遷移率晶體管應用於10 MHz降壓換流器下效率高達90 %》，（作者李思超博士、嚴慧、劉小明等。）該文章主要討論基於8英寸硅基氮化鎵量產平台下的低開關優值的低壓功率器件。儘管產業界、學術界對40V以下GaN功率器件在消費電子中投入了大量的精力及時間，但在實現中大規模應用上仍面臨巨大挑戰。其中主要挑戰包括當器件尺寸縮小後，接觸電阻和寄生電容的比例急劇增加；閾值電壓的降低，會引發誤導通；關斷漏電流增加，導致較大的靜態功耗；長期的靜態與動態穩定性問題。這些都阻礙了低壓GaN功率器件在體積越來越小的便攜式電子設備中的廣泛應用。

針對上述挑戰與阻礙，英諾賽科展示了其InnoGaN器件在寬温度範圍下具有耐受1000小時連續電壓應力的能力，且各項參數偏移極低。同時，在連續的軟開關和硬開關的模式下，具有接近零的動態電阻和動態閾值。基於該器件組成的半橋降壓電路展示了優異的效率特性，在30MHz下效率高達80%以上，10MHz下效率高達90%。因此，該15V InnoGaN器件展示了GaN功率開關在高速高頻降壓電路中的潛在價值，以及其具備的長期系統動態穩定性。

（a）光學顯微鏡下15V GaN HEMT器件，其封裝形式為晶圓級芯片級封裝，寄生電感為數pH量級。（b）製造的GaN HEMT器件的剖面圖。

英諾賽科歐洲公司的總經理Denis Marcon博士評論到：“英諾賽科投稿到ISPSD這樣被工業界廣泛認可的IEEE重要會議的兩篇文章包括了詳細而全面的測試數據。我們希望此次會議的參與者能夠認可英諾賽科在8英寸硅基氮化鎵領域的領先能力，以及我們低壓與高壓氮化鎵器件的優越特性和可靠性。”