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중국과학원 상하이(上海) 마이크로 시스템 및 정보기술 연구소 연구팀이 공동 연구를 통해 산화갈륨(Ga₂O₃: gallium oxide) 파워 디바이스 연구개발 분야에서 고성능 디바이스를 제조하는데 성공함.

산화갈륨은 대역폭이 제일 큰 광대역폭 반도체 재료 중의 하나에 속하며, 큰 파워, 고주파수 장비에 대해 산화갈륨은 중대한 전략적 의미와 경제 가치를 보유하고, 산화갈륨의 Baliga 성능 지수는 각각 GaN과 SiC의 4배와 10배에 달하는 장점이 있으나, 매우 낮은 열전도율을 보유하고 있기 때문에 열 발산 능력이 산화갈륨 파워 디바이스 응용에서 직면한 문제점이 되었음.

이에 연구팀은 "만능 이온 나이프" 지능 박리 및 전이 기술을 이용하여 최초로 4H-SiC 기판 상에서 웨이퍼 레벨의 β-Ga2O3 단결정 박막(< 400 nm)과 높은 열전도성 Si를 이용한 웨이퍼 레벨의 통합을 실행하여 고성능 디바이스를 제조하는데 성공하였음. 개발된 고품질 산화갈륨 박막은 매우 낮은 불균일성을 가지며, 화학기계 폴리싱 최적화를 실행한 후 박막의 표면 조도는 0.4nm 이하 수준에 달할 수 있는데 디바이스 전기학 테스트 결과에 따르면, 300K~500K의 온도 상승 과정에서 온 상태 전류(ON state current)와 오프 상태 전류(off-state current)는 뚜렷한 퇴화 상황이 발생하지 않으며, 동일한 속성의 산화갈륨 기판을 기반으로 한 디바이스와 비교해 보면, 열 안정성이 뚜렷하게 향상되었고, SiC 기반 산화갈륨 MOSFET 디바이스는 온도가 500K 수준에 달한다 하더라도 파괴 전계 강도(breakdown field strength)가 여전히 600V를 초월할 수 있는 것으로 나타났음.

이종 통합은 산화갈륨 웨이퍼 열 발산 문제 해결을 위해 최적의 솔루션을 제공하고 있으며, 필연적으로 고성능 산화갈륨 디바이스 연구 개발을 추진하게 될 것으로 전망됨.