頂點光電子商城2025年1月10日消息：近日，日本豐田合成株式會社（Toyoda Gosei Co., Ltd.）宣布成功開發出了用于垂直晶體管的8英寸（200mm）氮化鎵（GaN）單晶晶圓。這一成果標志著豐田合成在氮化鎵材料領域取得了重大突破，為高性能功率器件的研發和生產提供了新的可能。
氮化鎵作為一種第三代半導體材料，具有優異的電學性能和熱穩定性，是制造高功率、高效率電子器件的理想材料。然而，制造大尺寸、高質量的氮化鎵單晶晶圓一直面臨諸多挑戰。特別是當晶圓尺寸大于4英寸時，由于晶體生長過程中的復雜性和不穩定性，很難獲得高質量的單晶晶圓。
為了克服這些挑戰，豐田合成與大阪大學的研究人員合作，采用了一種創新的多點籽晶法（MPS）和Na助熔劑工藝相結合的方法。
這種方法將許多小型氮化鎵籽晶預先分布在大型藍寶石襯底上，并在晶體生長過程中使生長的晶體熔合在一起。利用該技術可以生產大直徑單晶，為解決大尺寸氮化鎵單晶晶圓的制造難題提供了有效途徑。Na助熔劑工藝是一種成熟的高溫液相外延（LPE）工藝，由日本東北大學山根久典教授于1996年發明。通過將鎵（Ga）和氮（N）溶解到液態鈉（Na）中來生長高質量氮化鎵單晶。由于它是液相生長，因此適合生產高質量的晶體。結合這兩種方法的特點，豐田合成成功地在8英寸多點籽晶襯底上生長出了對角線長度略低于8英寸的六方氮化鎵晶體，從而獲得了高質量的8英寸氮化鎵單晶晶圓。
采用氮化鎵單晶構建的垂直晶體管可提供更高密度的功率器件，相比傳統的硅基氮化鎵橫向晶體管具有顯著的性能優勢。這些高性能功率器件在電力電子、新能源汽車、航空航天等領域具有廣泛的應用前景。隨著晶圓尺寸的增加，單位器件成本呈下降趨勢。8英寸晶圓的面積是6英寸晶圓的1.78倍，更大的晶圓尺寸意味著可以生產更多的器件，有助于提高生產效率并降低成本。豐田合成此次成功開發出8英寸氮化鎵單晶晶圓，將有力推動氮化鎵產業的發展。預計這將激發更多企業和研究機構投入氮化鎵材料的研發和生產中，進一步加速氮化鎵技術的商業化和產業化進程。
豐田合成表示將繼續與政府、大學和其他公司合作，盡早推廣大尺寸氮化鎵基板。隨著技術的不斷進步和成本的進一步降低，氮化鎵材料將在更廣泛的領域得到應用，為人類社會的發展做出更大的貢獻。
鄂公網安備 42011502001385號 鄂ICP備2021012849號 
