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第四代半导体Ga2O3技术原理、优势与产业前景callmem

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2023-03-15 07:10:57

1. 氧化镓为宽能隙第四代半导体，优势wafer较为简单，晶棒的成长较为容易，有机会取代GaN、SiC。
2. 氧化镓，能隙高至4.9V、崩溃电场8 mv/cm(决定能用在什么应用)，两个因素决定功率。
3. 氧化镓崩溃电场高，为优势，主要应用在非常高电压以及大电流的部分，轨道电车、或是电厂的原件。
4. FOM为功率元件的工作因子，跟崩溃电场成三次方的关系，氧化镓为SiC 10倍 GaN 4倍
5. SiC与GaN难以达成主要因为成长温度高，约2300度，以及须高压(50 Gpa)，氧化镓约1725度，成长在一大气压就可完成。
6. βface氧化镓为应用的主要base，αface氧化镓能隙比β高，高达5.3，用在功率元件α是可行的
7. SiC现在主要用PVT(升华法)，氧化镓确定可以成长的方式是边缘定义磨成长法EFG(跟蓝宝石基板的做法一样)，CZ法也在发开中。
8. 长晶柱耗材最大的是坩埚，氧化镓的制造成本要看坩埚的耗损量。利用导模板长晶柱，速度约一天十几公分。相较SIC的速度有优势。
9. 氧化镓晶圆的价格比碳化矽晶源低，而且可以更加高效控制电力。
10. 长晶棒速度：SiC 为0.1-1mm /hr ,Ga2O3 1-10mm/hr。
11. β氧化镓基板的部分已经克服了，可以搭配磊晶把原件成长出来，α目前没有基板，还是属于异质磊晶，须做在蓝宝石基板上。
12. 厚度受到电厂的影响，电厂低需厚度高的基板，氧化镓只需要Si的 1/30。
13. 氧化镓主要还是在功率元件(1kw-10kw)，不是在做高频的原件。
14. 氧化镓在蓝宝石基板长出来也不错，同质跟异质磊晶都可以做。
15. 同质磊晶在010与001氧化镓基板上做，100的基板材料缺陷会比较多。长磊晶使用MBE方法或是HPEV、或是MOCVD也可以。Mist CVD用来成长αface氧化镓
16. 日本公司预计2023年可以量产氧化镓的SBD，市场总值到2023年为150B(日币)
17. 目前台厂有鼎元光电与阳明交通大学产学合作，其制作光感测器用于第四代半导体。

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