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【国际时事】FLOSFIA 实现全球首例突破,成功攻克氧化镓 p 型层技术难题

日期:2025-07-03阅读:23

        近日,据 FLOSFIA 称,已成功实现基于氧化镓(α-Ga2O3)MOSFET 的常关型(Normally-off)大电流(超过 10 A)的运行。通过成功改进氧化镓功率半导体开发中长期被视为最大技术难点的 p 层(导电型p型半导体层)而实现的新成果。

 

攻克实用量产化“最大壁垒”

        在制造氧化镓半导体 MOSFET 结构的过程中,p 层在发挥材料的高性能潜力方面具有本质性的重要作用。据 FLOSFIA 称,其他研究机构因现阶段技术难度较高,大多数并未采用 p 层,而是通过简化器件结构以规避这一难题。

        FLOSFIA 认为,为了发挥氧化镓材料的高性能(高耐压/低损耗)并实现实用化量产设备制造,采用 p 层的器件结构是非常有必要的。因此,通过该公司独有的 Mist-Dry 技术推动了氧化镓中 p 层的形成技术。在此基础上,FLOSFIA 已在 JBS(结势垒肖特基二极管)结构二极管中实现了产品级的样品验证。

        此次,FLOSFIA 进一步挑战技术难度更高的 MOSFET 结构的 p 层应用,通过高度改良自有技术,开发出新型 MOS 结构形成工艺,并成功将其集成到器件中。FLOSFIA 表示,这是世界首次在氧化镓 MOSFET 中实现常关型特性与大电流特性的重大突破。

图1. MOSFET的原型电路图(上)和芯片照片(下),来源:FLOSFIA

 

在 15 V 栅极电压下实现 14.3 A 漏电流通电

        FLOSFIA 利用自主开发的 Mist-Dry 技术,成功制作出高质量的 α-Ga2O3 外延层,用以制造具备 600V 耐压级器件。采用有利于微细化与低导通电阻的 Trench-Gate MOSFET,为了降低 MOSFET 导通电阻中占比较大的沟道区电阻,应用了 p 层,并开发了新型 MOS 结构工艺。此外,通过将厚度约为 10 μm 的超薄 α-Ga2O3 MOSFET 转移到金属支撑基板上,实现了具有高导电能力和与碳化硅(SiC)相当的高散热特性的垂直器件结构。

图2. 开发中的 Trench-Gate MOSFET 的截面示意图(左)和制作的 Trench-Gate 部分的电子显微镜照片(右),来源:FLOSFIA

        最终制备出的 α-Ga2O3 MOSFET,在栅极电压为 15 V 时实现了漏电流 14.3 A 的通电特性,同时在 0 V 栅压下无漏电流,实现了理想的常关型特性。器件通电区域的特性导通电阻为 17mΩ・cm2。FLOSFIA 表示,未来将通过进一步改良 MOS 结构工艺与微细化沟槽栅结构,追求超越 SiC-MOSFET 的低损耗性能。

图3. 漏极电流 - 栅极电压特性,来源:FLOSFIA

向量产化推进,目标 2026 年全面启动

        FLOSFIA 表示,将以此次成果为基础,进一步加速耐压结构的引入、高耐压化以及产品化所需的可靠性确保等研发工作。公司目前正以位于京都大学附近的母工厂为中心,推进月产百万规模的量产技术平台建设,计划在 2026 年度后启动全面量产