消耗電力最多可以減少至1/1000的氧化鎵製電晶體

 

刊登日期:2017/12/27
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在次世代電力控制用功率半導體(Power Semiconductors)方面,使用了碳化矽(Silicon Carbide)、氮化鎵(Gallium Nitride)之半導體元件的實用化技術開發不斷演進,日本TAMURA製作所與Novel Crystal Technology公司則投入心力於價格便宜、易加工,且高電壓、大電流、高溫等狀況下亦可使用之氧化鎵(Gallium Oxide)製元件的研發。

雖然氧化鎵在成膜方面較為困難,但Novel Crystal Technology利用「融液成長法」,在坩堝(Crucible)中以融點以上的溫度進行加熱融解之後,再將其與晶種(Seed Crystal)接觸,緩慢降溫後即可得到單結晶。研究團隊計畫在今年內量產直徑2吋的晶圓,且在9月時已成功地開發了二極體(Diode)。

有鑑於二極體的應用用途有限,研究團隊進而開發了一項由氧化鎵(Gallium Oxide)所製作之電晶體(Transistor)。通常電晶體是結合了具有正型與負型之電氣特性的半導體製作而成,但氧化鎵不含有正型特性的物質,因此開發上具有難度。而研究團隊採用了僅使用負型特性的素材就能實現電晶體機能之構造,促使相關開發有所進展。其構造為溝槽式結構金屬氧化物半導體型(Metal Oxide Semiconductor),是在半導體表面製作出溝槽(Trench),並在側面與底面設有氧化物絕緣膜與金屬電極之構造。與一般矽製半導體元件相比,新開發的電晶體具有消耗電力最多可以減少至1/1000之效果。

根據日本市調機構-富士經濟的調查顯示,2016年氧化鎵製功率半導體幾乎未形成市場規模,但2025年則可望大幅成長至700億日圓,而TAMURA製作所與Novel Crystal Technology也計畫在2022年達到製品化之目標。


資料來源: 日經產業新聞 / 材料世界網編譯
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