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科技動態

日本研發在晶片上形成GaN元件功率半導體的關鍵技術

科技動態 2017-03-02 14:27:00

日本三菱化學及富士電機、豐田中央研究所、京都大學、產業技術綜合研究所的聯合團隊成功解決了在氮化鎵（GaN）晶片上形成GaN元件功率半導體關鍵技術。GaN功率半導體是碳化硅功率半導體的下一代技術。日本通過發光二極管的開發積累了GaN元件技術，GaN晶片生產量占據世界最高份額。若做到現有技術的實用化，將處于世界優勢地位。

功率半導體有利于家電、汽車、電車等的節能，產業需求很大。GaN功率半導體中，硅基板上形成橫型GaN系的高電子遷移率晶體管等設備已經量產，但是，GaN基板上形成GaN的金屬-氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）高性能設備的研究剛剛起步。美國也在積極研究，世界開發競爭激烈。

日聯合團隊制作了高質量2英寸GaN晶片和MOSFET。三菱化學面向功率半導體改良了GaN晶片量產技術“氨熱熱法”。優化晶體成長條件，將晶片平均缺陷密度，減少到以往的數百分之一、每1平方厘米數千個水平。他們2018年度目標是使缺陷進一步降低1位數以上，實現4英寸大尺寸晶片。

富士電機等制作的MOSFET，元件性能指標之一的移動度比碳化硅功率半導體高，確保了實際工作所必要的正閾值電壓。GaN的MOSFET兼有這些特性為首例。豐田中央研究所通過新離子注入法試制成功了GaN的pn結。

“新一代功率電子工業”為日內閣府發展戰略性創新創造計劃的一環。今后，日研究團隊將從晶片到元件形成、加工技術、基礎物性的解讀等各個方面入手，檢驗其實用性，特別要將元件縱型制作，以便通過大電流。

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