消滅有毒氨氣 半導體新製程降低成本更環保

編譯／高晟鈞

來自名古屋大學的研究團隊開發了氮化鎵（GaN）晶體的新生長方法，利用電漿（等離子體）產生活性氮取代傳統MOCVD製程中的有毒氨氣，能夠提高GaN晶體品質，同時減少對原料與電力的需求，並降低對環境的汙染影響。

GaN薄膜半導體

隨著矽基半導體正瀕臨其莫爾定律極限，氮化鎵（GaN）因其優秀的機械性能、更快的開關速度、更高的導熱率以及更低的導通電阻而有望成為下一代半導體的解答。

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氮化鎵（GaN）半導體已經在近幾年被商業化，用於開發數據中心伺服器、自動駕駛汽車、天文學、增強現實設備、可再生能源、無線和醫療技術等廣泛領域。

氮化鎵（GaN）半導體的商業化生產多採用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD），該技術使用氨氣（NH₃）作為添加到鎵（Ga）中的氮源，需要消耗大量氨氣與電力，效率不甚理想。同時，氨氣是一種劇毒且具有腐蝕性的氣體，可能對眼睛、皮膚和呼吸系統造成嚴重損害。因此，需要額外對氨氣進行解毒處理，從而消耗大量能源，因此生產成本非常高。

電漿體製程

研究團隊所使用的專利技術──REMOCVD製程，使用電漿體來生產活性氮，解決了傳統製程的三大困境：以更低的溫度生長氮化鎵半導體（從1150^OC降至800^OC）；使用氮氣和氫氣取代氨，節省原料與生產成本；捨棄了從氨中提取氮的步驟，以及後續解毒的程序。

REMOCVD的新製程方法，不只易於工業化，生產出來的半導體雜質更少，還能沉積其他像是氮化鋁、氮化銦或是氮化銦鋁沉積層。最令人興奮的是，REMOCVD製程所製造的晶體，其品質與生長速度相比傳統MOCVD可謂是有過之而無不及，同時對環境的影響也較小，有望成為新一代半導體製程的解答。

資料來源:Innovations

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