美國空軍研究實(shí)驗室(AFRL)發(fā)布信息征詢(xún)書(shū)，尋找能夠合作開(kāi)發(fā)大面積碳化硅(SiC)襯底和外延工藝的企業(yè)，以降低現有技術(shù)的成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。預計投入資金1350萬(wàn)美元。
項目背景：
美國空軍希望能夠實(shí)現從直流到射頻頻段的全頻譜感知能力，核心是微波到亞毫米波頻段(300MHz–300GHz)。具體到軍用射頻、功率管理和分配等器件的研發(fā)上，通過(guò)利用基于SiC襯底的同質(zhì)/異質(zhì)外延器件，有望帶來(lái)成本、尺寸、重量和性能等方面的革命性突破。
射頻氮化鎵(GaN)高電子遷移率晶體管(HEMT)正快速成為美軍大功率射頻應用領(lǐng)域的重要技術(shù)。得益于高電壓和大電流處理能力、高開(kāi)關(guān)頻率等優(yōu)點(diǎn)，高質(zhì)量半絕緣SiC襯底成為實(shí)現高性能GaN射頻器件不可或缺的基礎，其性能遠超過(guò)硅基GaN器件。而要實(shí)現SiC襯底，就需要采用同質(zhì)外延生長(cháng)工藝生長(cháng)出厚度從幾微米到大于100微米、精確摻雜的SiC層，以滿(mǎn)足不同電壓需要。
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該項目主要目標是實(shí)現低成本，高質(zhì)量直徑大至200毫米的SiC晶圓，關(guān)鍵技術(shù)指標包括：
(1)展示軸向梯度傳輸(AGT)晶體生長(cháng)工藝可提升導電(N摻雜)和半絕緣(V摻雜)SiC晶圓的質(zhì)量、產(chǎn)能和合格率;
(2)展示釩作為背景摻雜劑可取得均勻性良好、徑向和橫向電阻率大于1012ohm-cm的4H和6H SiC晶圓;
(3)展示超過(guò)現有先進(jìn)工藝水平的SiC襯底制造和拋光工藝;
(4)展示襯底和外延層中的缺陷數比現有工藝減少一個(gè)數量級，并將襯底和外延層晶圓的制造成本同時(shí)減少50%以上;
(5)展示SiC外延層生長(cháng)速率超過(guò)60微米每小時(shí)，并具備質(zhì)量高、厚度和摻雜密度相同、可支撐多種器件結構等優(yōu)點(diǎn)，支撐的器件包括但不限于肖特基二極管、金屬氧化物半導體場(chǎng)效應管(MOSFET)、結型場(chǎng)效應管(JFET)和雙極型結型晶體管(BJT)等。
附：
根據Yole最新發(fā)布的預測書(shū)數據顯示，SiC基GaN仍是目前GaN器件的主流，占市場(chǎng)總量的95%以上;在未來(lái)5年發(fā)展中，國防領(lǐng)域仍將是GaN不可忽視的重要應用市場(chǎng)，并保持穩定增長(cháng)，詳見(jiàn)3月26日本公號文章。
美國陸軍也于3月中旬與GE航空簽訂價(jià)值210萬(wàn)美元、為期18個(gè)月的合同，驗證氮化鎵(GaN)基SiC MOSFET在15kW、28VDC/600VDC雙向轉換器應用中所帶來(lái)的巨大性能提升。
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