技术突破 - 华为与山东大学合作开发1200V全垂直GaN-on-Si沟槽MOSFET 采用氟注入终端技术 击穿电压从567V提升至1277V [2] - 新型FIT-MOS器件实现3.3V阈值电压 开关比达10^7 比导通电阻低至5.6mΩ·cm² 导通电流密度达8kA/cm² [2][7] - 氟注入终端取代传统台面刻蚀终端 通过固定负电荷形成高电阻区 消除电场拥挤效应 [2][7] 行业背景 - 650V-1200V电压区间成为GaN与SiC竞争焦点 SiC因衬底成本高昂在性价比方面受限 [4] - GaN-on-Si异质外延技术突破为低成本高性能晶体管制造提供可能 [4] - 横向HEMT架构受限于可扩展性 垂直拓扑通过增加漂移层厚度实现kV级阻断能力 [5] 技术细节 - 器件采用N-P-N外延结构 包含20nm n⁺⁺-GaN层/200nm n⁺-GaN源极层/400nm p-GaN通道层/7μm n⁻-GaN漂移层 [14] - 基于6英寸硅衬底 穿通位错密度为3.0×10⁸cm⁻² 阴极发光测量结果为1.4×10⁸cm⁻² [17] - 制造工艺采用三能级氟离子注入(240keV/4×10¹⁴cm⁻²、140keV/2×10¹⁴cm⁻²、80keV/1.2×10¹⁴cm⁻²) [12] 性能对比 - TCAD仿真显示MET结构在400V时台面拐角电场达2.7MV/cm 而FIT结构在1200V时有效抑制电场拥挤 [20] - 相比同类产品 7μm漂移层实现1277V击穿电压 性能媲美需要10μm以上漂移层的GaN-on-GaN器件 [24] - Baliga优值(BFOM)达291MW/cm² 与原生GaN衬底器件相当 [24] 应用前景 - 该技术为kV级电力电子系统发展奠定基础 特别适用于1200V高压应用场景 [7] - 全垂直结构配合导电缓冲层 避免复杂衬底工程工艺 提升制造可行性 [15] - 氟注入终端技术展现垂直GaN沟槽MOSFET在高压系统中的巨大应用潜力 [25]