金刚石|美国AKHAN公司再获得美国和台湾金刚石半导体材料制造专利后,又获日本颁发专利

大国重器 2018-12-05 10:33:52

近日,美国AKHAN半导体公司宣布获得由日本专利办公室颁发的一项金刚石半导体材料制造专利。金刚石材料是汽车、宇航、消费电子、军事、国防和通信系统等应用的核心。AKHAN公司专注于实验室生长的电子级金刚石的制造和应用。


技术需求

基于金刚石的技术能够增加功率密度,以及为用户带来更快、更轻和更简单的器件,与硅相比更便宜、更薄,基于金刚石的电子将成为高能效电子的行业标准。金刚石半导体实现商业化的最大问题是制造P型晶体管容易、制造n型晶体管困难。

 

公司核心技术

Akhan半导体公司的创始人兼首席执行官Adam Kahn提供了“Miraj金刚石平台”作为解决方案,可实现P型和N型器件,使得制造出金刚石互补金属氧化物半导体(CMOS)成为可能。该工艺平台的技术核心是,通过在P型器件中掺杂磷(phosphorous)、在N型器件中掺杂了钡(barium)与锂(lithium),带来两类器件结构性能相当的可调电子器件,并因此发展出金刚石CMOS。此外,AKHAN生产的用于显示器和照相机镜片的金刚石玻璃强度、硬度分别是大猩猩玻璃的6倍和10倍。


已有成果

Akhan半导体公司采用CMOS金刚石半导体工艺制造出的首个器件是金刚石PIN二极管,厚度打破记录地薄至500纳米,性能比硅高100万倍,还比硅薄100倍,原因在于金刚石的带隙比碳化硅和氮化镓还要宽;在热分析结果显示,该PIN二极管中没有热点(hot spot),因此没有硅PIN二极管中的寄生损失。Akhan半导体公司还展示了100GHz器件。金刚石具有超低阻值,减少散热需求,还可淀积在硅、玻璃、蓝宝石和金属衬底上,有望重新激发微处理器运算速度的演进。


专利内容

AKHAN所获得的专利JP6195831(B2)是由AKHAN所拥有的其他已发布或正在申请的专利的日本对应版本。该技术用于公司的Miraj金刚石平台产品,是一种用于制造金刚石半导体的新兴且改良的系统及方法。该系统可包括一种具有n型供体原子和金刚石晶格的金刚石材料,其中在100kPa及300K,这些供体原子的0.16%将迁移率大于770cm2/Vs的传导电子提供至该金刚石晶格。

 

作为一个重要的标志性专利,该声明将保护远超越现有应用的使用,将不仅限于在微处理器中的应用;将覆盖基础材料到近乎所有半导体器件,可以在从二极管、晶体管和功率转换器到集成电路等全功能金刚石器件中实现。

 

专利布局

AKHAN半导体公司的创立者和首席执行官Adam Khan说:“能在日本获得此项重要专利,我们非常兴奋。该专利的颁发将保护我们在日本的金刚石技术权益,而日本是全球金刚石技术研发领域先进国家之一。今年,在获得了台湾金刚石半导体专利、一项重要的美国金刚石透明电子专利后,日本专利的颁发是AKHAN在金刚石半导体领域领导地位的进一步证明。”

 

自评

AKHAN的主席和首席运营官Carl Shurboff说:“该专利增加了公司在金刚石半导体领域所拥有的重要专利数,包括制造透明电子的能力,以及对金刚石半导体系统形成可靠金属接触的能力。该专利巩固了AKHAN在制造金刚石半导体产品领域领导地位,支持我们在国防、宇航、空间系统研发合作者正在开展的工作。”

 

以下是公司 CEO Adam Khan对公司的介绍。