中國粉體網訊 近日，元素六（Element Six, E6）正在主導美國一個關鍵項目-開發使用單晶(SC)金剛石襯底的超寬帶高功率半導體。該項目是由美國國防高級研究計劃局（DARPA）主導的超寬帶隙半導體（UWBGS）計劃的一部分，旨在開發下一代面向國防和商業應用的先進半導體技術，突破半導體的性能和效率極限。
行業現狀
半導體行業正處于一個轉型的關鍵時期，超寬帶隙（UWB）半導體的出現有望徹底改變功率電子、通信以及各類高科技應用的格局。先進材料的使用，特別是在高功率和高頻應用中展現出超強性能的單晶（SC）金剛石襯底成為其核心。
目前，雖然制備的大尺寸金剛石晶圓可應用于熱沉和光學領域，但在電子級半導體領域的商業化應用存在很多難題。比如大尺寸單晶金剛石的合成、剝離及研磨拋光的技術問題還有待進一步解決。
為此，元素六與多個半導體行業的關鍵參與者建立了戰略合作伙伴關系，包括法國的Hiqute Diamond、日本的Orbray、雷神公司，以及美國的斯坦福大學和普林斯頓大學。這些合作將晶體位錯工程、射頻氮化鎵技術以及材料表面和體積處理的專業知識集成在一起，對于推動超寬帶隙半導體技術的發展至關重要。
元素六
元素六是鉆石公司戴比爾斯（De Beers）的子公司，總部位于英國倫敦，是單晶金剛石和多晶金剛石合成方面的領軍企業，其在化學氣相沉積（CVD）技術方面擁有豐富的經驗，該公司表示將開發4英寸(100mm)器件級金剛石襯底。
圖源：eeNews
SC金剛石襯底是實現先進電子產品的關鍵，包括大功率射頻開關、雷達和通信放大器、高壓功率開關、極端環境的高溫電子產品、深紫外(UV)led和激光器，支撐著數十億美元的系統市場。
在單晶金剛石方面，元素六能夠生產出高質量且具有高度有序晶體結構的單晶金剛石晶圓。目前，SC金剛石襯底已用于CERN大型強子對撞機的監測系統，并幫助發現了希格斯玻色子粒子。
在多晶金剛石方面，公司的多晶金剛石晶片直徑已超4英寸，被廣泛應用于EUV光刻中的光學窗口以及高功率密度Si和氮化鎵(GaN)半導體器件的熱管理應用。
此外，在高壓器件方面，該公司與瑞士企業ABB合作，實現了首款高壓塊狀金剛石肖特基二極管，展示了基于金剛石的半導體在改變功率電子領域中的潛力。
市場潛力
超寬帶隙半導體市場潛力巨大，僅功率電子市場預計在未來幾年將達到數百億美元，其中汽車、航空航天、電信和可再生能源行業將占據重要份額。
元素六表示，公司正在與其合作伙伴擴展在金剛石技術方面的核心能力。通過與日本Orbray進行知識產權和設備的交叉許可，擴大單晶金剛石晶圓的生產規模，并在超寬帶隙半導體市場中占據更大的市場份額。另外，該公司近日在俄勒岡州波特蘭市完成了一個先進的CVD設施的建設和調試，該設施由可再生能源驅動，能夠大規模生產高質量的單晶金剛石基板。
元素六首席技術專家Daniel Twitchen教授表示：“我們很榮幸能與其他DARPA UWBGS項目合作伙伴攜手合作。自20世紀50年代工業金剛石首次實現規模合成以來，就已顛覆了多個市場，我相信UWBGS的技術突破將有助于開啟半導體行業未來70年的機遇。”
參考來源：
1.eeNews，Carbontech，元素六官網
2.劉俊杰等：半導體用大尺寸單晶金剛石襯底制備及加工研究現狀.人工晶體學報
（中國粉體網編輯整理/輕言）
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