下一代功率半導(dǎo)體，日本有了新進(jìn)展

  ICC訊  7月5日，東京大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究所(Institute of Industrial Science, University of Tokyo)開發(fā)了一種利用濺射法合成高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體晶體的方法，并成功合成了新型電極晶體“AIGaN”。該公司宣布，通過與下一代功率半導(dǎo)體材料“氮化鋁鎵 (AlGaN)”接觸，成功制作出低電阻的高性能 AlGaN 晶體管原型。

  該結(jié)果基于東京大學(xué)工業(yè)科學(xué)研究所助理教授前田良太、上野晃平、副教授小林敦和藤岡浩的研究團(tuán)隊(duì)。詳細(xì)內(nèi)容發(fā)表在日本應(yīng)用物理學(xué)會出版的學(xué)術(shù)期刊《應(yīng)用物理快報》上。

  SiC、GaN等下一代功率半導(dǎo)體材料目前正在投入實(shí)際使用。通常，由輕元素構(gòu)成的半導(dǎo)體被認(rèn)為具有高的耐介質(zhì)擊穿性，即使是GaN，如果將一部分Ga替換為較輕的Al的AlGaN，則可以獲得具有更高的耐介質(zhì)擊穿性的晶體。已被確認(rèn)。因此，AlGaN作為下一代功率半導(dǎo)體材料的應(yīng)用被寄予厚望。

  然而，AlGaN半導(dǎo)體中的電子具有高能態(tài)，難以從外部注入電子，因此電極部分的電阻增大，難以制造出具有良好特性的晶體管。另外，由于在GaN、AlGaN等氮化物半導(dǎo)體的生長中使用了作為高價的結(jié)晶生長法的MOCVD法，因此還存在裝置的制造成本高的問題。

  因此，研究小組現(xiàn)在正在開發(fā)一種使用濺射法合成高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體晶體的方法，該方法可以有效且廉價地生產(chǎn)用于一般硅半導(dǎo)體制造工藝的薄膜，據(jù)說已經(jīng)完成。

  他們還發(fā)現(xiàn)，通過將Si原子以1×10 20 cm^ -3以上的高濃度引入GaN晶體中，可以合成一種新材料簡并GaN，其中一些簡并GaN晶體處于高能態(tài)。他還發(fā)現(xiàn)，電子的存在使得通過將簡并GaN與AlGaN作為新的電極晶體接觸，可以將電子注入到低電阻的AlGaN中。

  此外，在本研究中，我們成功地制作了一種高性能 AlN/AlGaN 異質(zhì)結(jié)高電子遷移率晶體管 (HEMT)，該晶體管的電子注入層的源極和漏極使用AlGaN，并且具有低電阻。還證明了它可以實(shí)現(xiàn)高性能的AlGaN晶體管。

  研究小組表示，通過使用這種方法，可以制造低成本、高性能的功率半導(dǎo)體材料，并將其用作下一代無線通信元件，如未來的高性能功率轉(zhuǎn)換元件和6G通訊，預(yù)計會用到。因此，研究團(tuán)隊(duì)計劃優(yōu)化新設(shè)備的結(jié)構(gòu)，為未來的社會化應(yīng)用做準(zhǔn)備。