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第三代半导体产业技术创新战略联盟技术报告

GaNHEMT电力电子器件测试分析报告

版本：V01.00

2018年06月发布

第三代半导体产业技术创新战略联盟发布

I

目录

前言I

一、背景简介2

1.1GaN增强型HEMT器件结构及工作原理2

1.2GaNHEMT器件的发展现状优势及前景4

1.3市场行业发展现状5

1.4技术发展现状8

1.5GaNHEMT市场前景10

二、样品基本信息12

三、静态参数测试分析12

(一)转移特性13

（二）输出特性14

（三）导通电阻15

四、动态参数测试分析17

（一）开关特性18

（二）电容电压特性19

（三）安全工作区20

五、性能优值21

六、芯片结构和测试应用建议22

（一）芯片结构22

（二）芯片装配流程23

（三）eGaNHEMT测试方法标准制定建议25

附录A参考文献27

前言

现在GaNHEMT器件在高频功率应用方面有巨大的潜力，与

同样先进的Si基功率MOSFET相比，GaNHEMT具有低导通电

阻，体积比相同电阻的硅器件更小，并且具有卓越许多倍的开关

性能等优势。但是在可靠性和稳定性等方面也会存在很多问题，

目前很多家公司虽然都很重视关于HEMT器件可靠性和稳定性的

测试研究，但是都没有统一的标准，因此制定统一的应用测试标

准变得尤为重要。

本报告分析了GaNHEMT器件发展现状和市场前景，针对现

有一款典型的GaNHEMT器件型号和目前性能先进且指标相似的

Si基MOSFET器件型号，通过对样品数据的对比与分析，以达到

对GaNHEMT发展状况有较为全面的了解。

本报告不特意针对任何被测产品的制造商或品牌单位，测试

结果不作为评价样品生产商或者品牌单位市场地位的任何依据。

本报告对器件静态参数、动态参数、芯片外形结构等方面开

展测试与评估，对测试结果的判定有独立分析，相关内容也可以

为产品生产设计、质量改善、企业战略规划和标准规范制定等方

面提供参考，为制定GaNHEMT相关标准提供奠定基础，作抛砖

引玉之用。

I

一、背景简介

1.1GaN增强型HEMT器件结构及工作原理

HEMT是高电子迁移率晶体管(High-Electron-Mobility

-TranSistor)的简称，如图1所示为典型AlGaN/GaNHEMT器件

的基本结构。最底层是衬底层，一般为SiC或Si材料，然后外

延生长n型GaN缓冲层，外延生长的n型AlGaN势垒层，形成

AlGaN/GaN异质结。最后，在AlGaN层上淀积形成肖特基接触

的栅极(G)，欧姆接触的源极(S)和漏极（D）。

图1AlGaN/GaNHEMT器件的基本结构

AlGaN/GaNHEMT为异质结结构器件，通过在GaN层上气

相淀积或分子束外延生长AlGaN层，形成AlGaN/GaN异质结。

在氮化镓半导体材料的晶体结构中，纤锌矿与闪锌矿结构，为主

要存在的两种非中心对称的晶体结构。在这两种结构中，纤锌矿

2

结构具有更低的对称性，当没有外加应力条件时，GaN晶体内的

正负电荷中心发生分离，在沿极轴的方向上产生极化现象，这种

现象称为GaN的自发极化效应，在外加应力下，由于晶体受到

应力产生晶格形变，使得内部正负电荷发生分离，在晶体内部形

成电场，导致晶体表