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第四代半导体迎来新进展

发布日期:2023-03-16浏览次数:117

近些年来,反复被“划入重点”的科技创新,已成为国际科技战略博弈的主战场。其中,半导体领域的技术突破,则是国际科技战略必争高地。在此大背景下,被视为第四代半导体最佳材料之一的氧化镓,走入人们的视野,有望逐步成为半导体赛道新风口。

         重大突破背后:我国氧化镓行业进展不断

         日前,国内西安邮电大学新型半导体器件与材料重点实验室的陈海峰教授团队成功在8英寸硅片上制备出了高质量的氧化镓外延片,这一成果标志着该校在超宽禁带半导体研究上取得重要进展。其实,我国对氧化镓行业的研发从未停歇。

         2月28日有消息称,中国电科46所成功制备出我国首颗6英寸氧化镓单晶,达到国际最高水平。中国电科46所氧化镓团队聚焦多晶面、大尺寸、高掺杂、低缺陷等方向,从大尺寸氧化镓  热场设计出发,成功构建适用于6英寸氧化镓单晶生长的热场结构,突破了6英寸氧化镓单晶生长技术,具有良好的结晶性能,可用于6英寸氧化镓单晶衬底片的研制。

         2月27日,中国科学技术大学校微电子学院龙世兵教授课题组联合中科院苏州纳米所加工平台,分别采用氧气氛围退火和氮离子注入技术,首次研制出了氧化镓垂直槽栅场效应晶体管。相关研究成果日前分别在线发表于《应用物理通信》《IEEE电子设备通信》上。

         正是因为重视程度的提高、研发力度的加大,近年来,我国在氧化镓的制备上连续取得突破性进展,从去年的2英寸到6英寸,再到最新的8英寸,氧化镓制备技术正愈发走向成熟。

         备受瞩目的氧化镓是什么?

         氧化镓是一种无机化合物,别名三氧化二镓(Ga2O3),是一种宽禁带半导体。在以碳化硅和氮化镓为主的第三代半导体之后,氧化镓被视为是下一代半导体的最佳材料之一。

         第一代半导体指硅(Si)、锗(Ge)等元素半导体材料;

         第二代半导体指砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等具有较高迁移率的半导体材料;

          第三代半导体指碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等宽禁带半导体材料;

          第四代半导体指氧化镓(Ga2O3)、金刚石(C)、氮化铝(AlN)等超宽禁带半导体材料,以及锑化镓(GaSb)、锑化铟(InSb)等超窄禁带半导体材料。

    与第三代半导体碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)相比,氧化镓的禁带宽度达到了4.9eV,高于碳化硅的3.2eV和氮化镓的3.39eV,更宽的禁带宽度意味着电子需要更多的能量从价带跃迁到导带,因此氧化镓具有耐高压、耐高温、大功率、抗辐照等特性。并且,在同等规格下,宽禁带材料可以制造die size更小、功率密度更高的器件,节省配套散热和晶圆面积,进一步降低成本。

中国科学院院士郝跃更是在接受采访时明确指出,氧化镓材料是最有可能在未来大放异彩的材料之一,在未来的10年左右,氧化镓器件有可能成为有竞争力的电力电子器件,会直接与碳化硅器件竞争。

         氧化镓望成半导体赛道新风口

          近年来,以碳化硅、氮化镓为主的第三代半导体材料需求爆发,成为资本市场追逐的对象。如今,以氧化镓为代表的第四代半导体材料的闪亮登场,有望成为半导体赛道的新风口,相关A股公司也已抢先布局。摘自财联社)


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