新型半导体材料和器件领域取得重大突破

半导体前沿 2024-04-11 15:54


4月10日消息,中国电子科技大学和韩国浦项科技大学科研人员在新型半导体材料和器件领域取得了重大突破!


据介绍,该项研究首创高迁移率稳定的非晶P型(空穴)半导体器件,突破该领域二十余年的研究瓶颈。这一突破将进一步推动现代信息电子学和大规模互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的发展。


相比于多晶半导体,非晶体系具有诸多优势,如低成本、易加工、高稳定性以及大面积制造均匀等。然而,传统的非晶氢化硅因电学性能不足而急需探索新材料。


目前非晶P型半导体面临着重大挑战,严重阻碍了新型电子器件研发和大规模N-P互补金属氧化物半导体技术的发展。传统氧化物半导体因高局域态价带顶和自补偿效应,导致空穴传输效率极差,难以满足应用需求。


科研人员因此投入大量精力开发新型非氧化物P型半导体,但目前这些新材料只能在多晶态下展现一定的P型特性。此外,这些材料还存在稳定性和均匀性等固有缺陷,且难以与现有工业制程工艺兼容。


在过去二十余年里,科研人员不断改进和优化“价带轨道杂化理论”,尝试实现高空穴迁移率的P型氧化物基半导体,但收效甚微。这也导致专家普遍认为,实现高性能的非晶P型半导体和CMOS器件是一项“几乎不可能完成的挑战”。


鉴于此,中韩科研团队提出了一种新颖的碲(Te)基复合非晶P型半导体设计理念,并采用工业制程兼容的热蒸镀工艺实现了薄膜的低温制备,证明了在高性能、稳定的P沟道TFT器件和CMOS互补电路中的应用可行性。这项研究将开启P型半导体器件的研究热潮,并在建立商业上可行的非晶P沟道TFT技术和低功耗CMOS集成器件迈出了重要的一步。


来源:全球半导体观察


以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带化合物半导体(又称“第三代半导体”)是战略性新兴产业的核心材料,可满足现代电子技术对高温、高功率、 高压、高频以及高辐射等恶劣条件的新要求,在《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中被列为重点;碳中和与新能源体系变革的背景下,在风电、光伏、新能源汽车、储能、电网等行业应用前景广阔,并在显示与LED、射频等领域有重要应用。


据行业机构预测,2029年碳化硅产品市场将达94亿美元,中国将占据半数份额。其中衬底及外延环节成本占比极高且技术含量密集,是投资和创新重点。目前6英寸碳化硅已经稳定导入产业,8英寸项目国内外陆续发布,国内头部企业天岳先进、烁科晶体、天科合达等市占率全球靠前,供货国际头部功率半导体企业;器件方面,国产新能源汽车将带动本土企业不断突破及替代,意法与三安等国际合作也表明国内企业具备较强竞争力。


氮化镓功率产品市场需求预计2028年增至27亿美元,复合年增长率超60%。近年来,国内企业如英诺赛科、士兰明镓、三安光电等不断布局氮化镓项目,国外龙头如英飞凌、意法等也积极扩张氮化镓业务,增长潜力强劲。此外,氧化镓、氮化铝等下一代超宽禁带半导体制备正不断突破,产业化可期。


第四届碳化硅/氮化镓化合物半导体论坛2024将于2024年6月20-21日在太原召开。重点关注碳化硅、氮化镓产业链前景,最新衬底、外延、器件技术、项目投资与投产进展,碳化硅、氮化镓长晶与外延技术新突破,新一代超宽禁带半导体应用与产业化现状。参观碳化硅/氮化镓化合物半导体重点企业与项目。


会议主题:


  1. 国际形势对中国化合物半导体发展的影响

  2. 化合物半导体市场及产业发展机遇

  3. 6英寸与8英寸SiC项目投资与市场需求

  4. SiC长晶与外延工艺技术现状

  5. 液相法制备3C-SiC技术进展

  6. SiC国产化进程与设备国产替代 

  7. SiC市场以及技术发展难题&解决方案

  8. 硅基/碳化硅基GaN外延片技术进展

  9. GaN长晶难点及技术展望

  10. 1SiC与GaN器件下游应用及制造难点

  11. 1三代半功率器件封装技术

  12. 超宽禁带半导体材料进展:Ga2O3、AlN、金刚石等

  13. 工业参观与考察(重点企业或园区)



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  • 中国大陆半导体大硅片项目表(月度更新)

  • 中国大陆再生晶圆项目表(月度更新)

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  • 中国大陆半导体湿电子化学品项目表(月度更新)

  • 中国大陆晶圆厂当月设备中标数据表(月度更新)

  • 中国大陆上月半导体前道设备进口数据表(月度更新)

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