备受看好的氧化镓材料是什么来头？ （一）
日前，据日本媒体报道，日本经济产业省（METI）计划为致力于开发新一代低能耗半导体材料“氧化镓”的私营企业和大学提供财政支持。报道指出，METI将为明年留出大约2030万美元的资金去资助相关企业，预计未来5年的资助规模将超过8560万美元。
众所周知，经历了日美“广场协定”的日本 在半导体领域的优势已经完全转移到了材料和设备方面，如在硅片方面，日本的几家公司名列前茅，各种用在半导体芯片生产的气体和化合物方面，日本也不遑多让。在最近内国内媒体常提到的EUV光刻方面，虽然日本并没有提供相应光刻机，但他们几乎垄断了全球的EUV光刻胶供应，所以他们看好的半导体材料，是有一定的代表意义的。
在这里，我们来深入了解一下日本看好的这项半导体材料是什么。
什么是氧化镓？
资料显示，氧化镓（Ga2O3）是一种新兴的超宽带隙（UWBG）半导体，拥有4.8eV的超大带隙。作为对比，SiC和GaN的带隙为3.3eV，而硅则仅有1.1eV，那就让这种新材料拥有更高的热稳定性、更高的电压、再加上其能被广泛采用的天然衬底，让开发者可以轻易基于此开发出小型化，高效的大功率晶体管。这也是为什么在以SiC和GaN为代表的宽带隙（WBG）半导体器件方面取得了巨大进步的时候，Ga2O3仍然吸引了开发者的广泛兴趣。
Si，SiC，GaN和Ga2O3对比
从器件的角度来看，Ga2O3的Baliga品质因子要比SiC高出二十倍。对于各种应用来说，陶瓷氧化物的带隙约为5eV，远远高于SiC和GaN的带隙，后两者都不到到3.5eV。因此，这种陶瓷氧化物器件可以承受比SiC或GaN器件更高的工作电压，导通电阻也更低。
再从另一个角度看，易于制造的天然衬底，载流子浓度的控制以及固有的热稳定性也推动了Ga2O3器件的发展。相关论文表示，用Si或Sn对Ga2O3进行N型掺杂时，可以实现良好的可控性。尽管某些UWBG半导体（例如AlN，c-BN和金刚石）在BFOM图表中击败了Ga2O3，但它们的广泛使用受到了严格的限制。换而言之，AlN，c-BN和金刚石仍然缺乏高质量外延生长的合适衬底。
相关报道指出，Ga2O3具有五个不同的相态，其中，α相具有与Al2O3或蓝宝石相同的刚玉型晶体结构，这为研究者们在蓝宝石衬底上实现无应力Ga2O3层的沉积的提供了研发思路。
相关统计数据显示，从数据上看，氧化镓的损耗理论上是硅的1/3,000、碳化硅的1/6、氮化镓的1/3。这就让产业界人士对其未来有很高的期待。而成本更是让其成为一个吸引产业关注的另一个重要因素。
按步骤划分的Ga2O3衬底制造成本
据市场调查公司-富士经济于2019年6月5日公布的宽禁带功率半导体元件的全球市场预测来看，2030年氧化镓功率元件的市场规模将会达到1,542亿日元（约人民币92.76亿元），这个市场规模要比氮化镓功率元件的1,085亿日元规模还要大。
-
科技前沿
-
科技前沿
-
项目成果
