突破氧化鎵技術 開創第四代半導體新紀元

【台灣台北–2024年8月23日】全球最大科技製造與服務商鴻海科技集團（TWSE:2317）旗下，鴻海研究院前瞻技術研發再度傳出捷報！鴻海研究院半導體所所長暨國立陽明交通大學講座教授郭浩中及半導體所研究團隊，攜手陽明交大電子所洪瑞華教授團隊，在第四代化合物半導體的關鍵技術上取得重大突破。研究成果提高了第四代半導體氧化鎵 (Ga2O3)在高壓、高溫應用領域的高壓耐受性能，並已發表於國際頂級材料科學期刊Materials Today Advances （MATER TODAY ADV）。

本次研究 Heteroepitaxially Grown Homojunction Gallium Oxide PN Diodes Using Ion Implantation Technologies，導入離子注入技術於異質磊晶生長的同質結氧化鎵PN二極體元件中，結果展示出優異的電性表現。氧化鎵 (Gallium Oxide, Ga2O3) 在高壓及高溫應用領域的強大潛力，為未來高功率電子元件開闢了新的可能性。

這一傑出的研究成果，已發表於高影響力指數 (impact paper) 的國際頂級材料科學期刊「Materials Today Advances」。Materials Today Advances 在 2023 年的影響力指數達到 10.25，並在材料科學領域的 SJR (Scimago Journal & Country Rank) 中排名前25%，該期刊已成為促進全球科學家和工程師之間知識傳播與學術交流的重要平台。論文詳情可參閱：https://doi.org/10.1016/j.mtadv.2024.100499

(圖示：各式半導體材料的理論導通電阻與崩潰電壓關係，以氧化鎵 (Ga2O3) 為代表的第四代半導體在高壓、高溫應用領域展現出優越性能，為功率電子器件開闢新途徑。)

第四代半導體氧化鎵 (Ga2O3) 因其優異的性能，被視為下一代半導體材料的代表。它擁有超寬能隙 (4.8 eV)、超高臨界擊穿場強 (8 MV/cm) 等特性，較現有的矽 (Si)、碳化矽 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等材料具有顯著優勢。這些特性使得氧化鎵特別適用於電動車、電網系統、航空航太等高功率應用場景。

此次鴻海研究院與陽明交大電子所通力合作，以創新的離子佈植技術成功製造出具備優異電性表現的氧化鎵 PN 二極體 (PN diode)。利用磷離子佈植和快速熱退火技術實現了第四代半導體 P 型 Ga2O3 的製造，並在其上重新生長 N 型和 N+ 型 Ga2O3，形成了 PN Ga2O3 二極體。這一突破性技術除了能大幅提升元件的穩定性和可靠性，並顯著降低電阻。

(圖示：由鴻海研究院半導體所及陽明交大電子所研究團隊合力製作的氧化鎵 PN 二極體示意圖與元件剖面側視圖。)

論文詳細闡述了這種新型 Ga2O3 PN 二極體的製作過程和性能特徵。實驗結果顯示，該元件具有 4.2 V 的開啟電壓和 900 V 的擊穿電壓，展現出元件優異的高壓耐受性能。

氧化鎵元件將有望成為具有競爭力的電力電子元件，能直接與碳化矽元件競爭。目前，中國、日本和美國在氧化鎵研究領域處於領先地位。日本已實現 4 英寸和 6 英寸氧化鎵晶圓的產業化，而中國多家科研機構和企業也在積極推進相關研究與產品開發。

(圖說：由鴻海研究院半導體所及陽明交大電子所研究團隊合力製作的氧化鎵 PN 二極體元件與電性表現分析， (a) 線性刻度 I-V 曲線；(b) 擊穿 (breakdown) 電性表現行為。)

鴻海研究院此次的技術突破，將為台灣在全球化合物半導體產業中的領先地位增添優勢，也為未來的高壓半導體應用開創新的可能，也再次證明了鴻海在技術創新和產業發展上的卓越能力。

展望未來，隨著氧化鎵技術的進一步發展，我們可以期待其在更多高壓、高溫和高頻領域中有更廣泛應用。鴻海研究院將繼續致力於此領域的研究，為全球技術創新和產業進步做出更大的貢獻。

關於鴻海

鴻海精密工業股份有限公司（臺灣證券交易所代碼：2317）於1974年肇基於臺灣，以模具為根基，擴展為高科技服務企業。在電子代工服務領域（EMS）市占率超過四成，排名世界第一，涵蓋消費性電子、雲端網路、電腦終端、元件及其他等四大產品領域。在全球24個國家地區設有據點，員工總人數於季節性高峰時約九十萬人。

2023年合併營收新臺幣6.16兆元，並名列《財富雜誌》(Fortune) 全球500大企業排行榜第27名。 近年來，鴻海積極投入「電動車、數位健康、機器人」三大新興產業以及「人工智慧、半導體、新世代通訊技術」三項新技術領域，以「三加三」結合作為集團重要的長期發展策略，為全球標竿客戶提供完整解決方案，成為全方位智慧生活提供者。如需更多資訊，請參觀 www.honhai.com。