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无损伤中性束刻蚀在增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管栅极凹槽工艺中的应用
Damage-Free Neutral Beam Etching for Gate Recess in E-Mode AlGaN/GaN HEMTs
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Electron Device Letters |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 GaN器件 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 凹槽栅蚀刻 增强型AlGaN/GaN HEMT 中性束蚀刻 电气特性 NB凹槽HEMT |
语言:
中文摘要
凹槽栅刻蚀是实现增强型（E 型）AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）的关键技术，因为界面易受刻蚀损伤的影响。本研究采用中性束刻蚀（NBE）技术制造凹槽栅。通过调节 NBE 设备中的孔径厚度，我们模拟了中性束模式和等离子体模式刻蚀。通过直流、噪声和脉冲电流 - 电压测量，对采用这两种模式制造的 E 型 HEMT 的电学特性进行了分析和比较。结果表明，中性束刻蚀凹槽的 HEMT 表现出更优异的性能。
English Abstract
Recess gate etching is a critical technique for achieving enhancement-mode (E-mode) AlGaN/GaN high-electron mobility transistors (HEMTs) because the interface is susceptible to the etching damage. This study fabricates recess gates using the neutral beam etching (NBE) technique. By adjusting the aperture thickness in the NBE apparatus, we simulate both NB-mode and plasma-mode etching. The electrical characteristics of E-mode HEMTs fabricated using these two modes are analyzed and compared through DC, noise, and pulsed IV measurements. The results demonstrate that NB-recessed HEMTs exhibit superior performance.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项中性束刻蚀技术在增强型GaN HEMT器件制造上的突破具有重要战略意义。GaN功率器件是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心元件，直接影响系统的功率密度、转换效率和可靠性。
该技术通过无损伤刻蚀工艺实现增强型器件，解决了传统等离子体刻蚀导致的界面损伤问题。对于阳光电源而言，这意味着可获得性能更优的GaN器件：更低的导通电阻、更小的开关损耗、更优的噪声特性。这些改进将直接转化为逆变器效率提升（可能突破99%关口）、系统集成度提高和散热需求降低，契合公司1+HS高密度集成逆变器等高端产品的技术路线。
从应用前景看，增强型GaN器件的常关特性提升了系统安全性，简化了驱动电路设计，特别适合储能双向变流器和车载充电等应用场景。论文展示的脉冲IV和噪声测试结果表明该技术已达到器件级验证阶段，但距离大规模商业化仍需关注良率、成本和长期可靠性验证。
技术挑战方面，中性束刻蚀设备的复杂性可能导致制造成本较高，且该工艺与现有产线的兼容性需要评估。对阳光电源而言，建议与上游半导体供应商建立战略合作，参与工艺优化和可靠性验证，同步开展基于新一代GaN器件的电路拓扑创新，抢占技术制高点。这项技术的成熟将为公司在超高效率逆变器、大功率储能系统和新能源车载电源等领域构筑差异化竞争优势。