GOOI场效应晶体管;氧化镓外延;欧盟模式计划。
GOOI场效应晶体管
新一代功率半导体市场正在升温。两种宽带隙技术——硅器件上的氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC) mosfet——正在功率半器件市场上兴起。此外，该行业还在探索各种未来技术，如块状垂直GaN、金刚石fet等。
普渡大学有展示了另一个未来的候选人基于一种叫做氧化镓的化合物。利用该技术，研究人员设计了一种绝缘体上的氧化镓场效应晶体管(GOOI FET)。
左边的原理图显示的是基于氧化镓的晶体管。右边是半导体的AFM图像。(普渡大学图片/Peide Ye)
与GaN和SIC一样，氧化镓也是一种宽频带隙技术。基本上，宽带隙技术比传统的硅基器件更快，提供更高的击穿电压。GaN的带隙为3.4电子伏(eV)。SiC的带隙为3.3 eV。相比之下，硅的带隙为1.1 eV。
突然间，氧化镓在功率半应用中引起了轰动。据研究人员介绍，该技术的带隙为4.9 eV，临界场强约为8 MV/cm。
然而，经过多年的研究，这项技术也面临着一些挑战。“对于MOS应用，栅极电介质的选择是有限的，p型掺杂是不预期的，传输和光性质的方向依赖性还没有完全理解，”根据该研究美国空军科学研究办公室，最近举办工作坊在技术上。“β-Ga2O3的导热性也相对较差，这可能是某些应用难以克服的障碍。”
作为回应，普渡大学已经在这一领域取得了可能的突破。研究人员使用一种成本仅为几美分的新方法设计了一种GOOI FET技术。
目前的挑战是使用外延工具在衬底上沉积氧化镓层。普渡大学称，用外延法生产的1- x 1.5厘米的β氧化镓的价格约为6000美元。
在其方法中，普渡大学使用胶带从单晶上剥离半导体层。据普渡大学介绍，该工艺可用于将氧化镓材料的薄膜切割成带或纳米膜。这，反过来，可以转移到基板。
研究人员设计了漏极电流为600/450 mA/mm的GOOI fet。研究人员表示，源极间距为0.9μm的增强型GOOI fet击穿电压为185V，平均电场(E)为2 MV/cm。
氧化镓外延
最近由美国空军主办的关于氧化镓的研讨会试图探索该技术的现状，并找出差距和挑战。
该行业在开发氧化镓衬底技术和器件方面取得了进展。但是在衬底上沉积氧化镓层的外延技术仍处于起步阶段。
根据Kyma技术，有三种相互竞争的外源性免疫方案分子束外延(MBE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)和氢化物气相外延(HVPE)。
Kyma自己设计了一种HVPE技术，使该公司能够生产β氧化镓外延晶圆。该公司已经证明了3微米/小时的增长率和几微米厚度的外延层。Kyma的首席科学官Jacob Leach说:“研究人员正在努力了解Ga2O3材料的潜力，以支持下一代批量商业应用以及某些利基应用。”
Kyma的ß-Ga2O3 epiwafer(来源:公司)
欧盟模式计划
的欧洲联盟(欧盟)建立了一个提供培训的项目为欧洲研究人员提供两种场聚焦电子束诱导沉积(FEBID)和极紫外(EUV)光刻技术。
该项目被称为玛丽·居里培训网络“ELENA”。电子探针是项目合作伙伴之一，与13所大学、3家研究机构和5家工业合作伙伴一起。
在接下来的四年里，欧盟将为ELENA提供约400万欧元的资金。该项目将探索用于EUV的新型光阻剂。
FEBID仍在研发阶段，它利用了扫描电子显微镜的电子束。基本上，它分解气体分子，反过来，在纳米尺度的表面上沉积材料和结构。
其中一个重要的应用是一种未来制造技术叫做选择性沉积．这涉及到将材料和薄膜沉积在特定位置的过程。选择性沉积可用于将金属沉积在金属上，将介质沉积在器件上的介质上
在这种应用中，Empa使用FEBID来设计具有特殊磁性的颗粒状钴化合物。这是在几个金电极之间的氧化硅层上完成的。此外，纳米光子学是另一种应用。用金Me2Au(tfa)在垂直腔面发射激光器上写入光学晶格。
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