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日本開發出用于垂直晶體管的8英寸氮化鎵單晶晶圓

DT半導體 ? 來源:DT半導體 ? 2025-01-09 18:18 ? 次閱讀

1月8日消息,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 200mm(8英寸)氮化鎵 (GaN)單晶晶圓。

據介紹,與使用采用硅基GaN工藝的橫向晶體管相比,采用氮化鎵單晶構建垂直晶體管可提供更高密度的功率器件,可用于 200mm 和 300mm 晶圓。然而,制造尺寸大于4英寸的GaN單晶晶圓一直都面臨困難。

大阪大學和豐田合成的研究人員制造了一種 200mm 的多點籽晶 (MPS) 襯底,并成功地在襯底上生長出對角線長度略低于 200mm 的六方 GaN 晶體。這使用了多點籽晶法和Na 助熔劑工藝。

多點籽晶法是一種將許多小型GaN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的技術。利用該技術可以生產大直徑單晶。結合兩種方法的特點,將有可能生產出高質量、大直徑的GaN籽晶。

Na助熔劑工藝是日本東北大學山根久典教授于1996年發明的,通過將鎵(Ga)和氮(N)溶解到液態鈉(Na)中來生長高質量GaN單晶的技術。由于它是液相生長,因此適合生產高質量的晶體。Na 助熔劑工藝目前已經是一種成熟的高溫液相外延(LPE) 工藝。

此前,豐田合成就曾成功制造150mm(6英寸)GaN單晶晶圓,此次成功開發出200mm GaN單晶晶圓可謂是又一大突破。

據介紹,該200mm GaN襯底可用于生長 600V 垂直 GaN 晶體管,常閉操作,柵極電壓閾值超過 2 V,導通狀態下最大漏極電流為 3.3 A。此外,它還表現出超過 600 V 的擊穿電壓和關斷狀態操作期間的低漏電流。

日本環境省正在領導一個 GaN 功率器件廣泛應用的項目,豐田合成正在提供底層晶圓以獲得理想的 GaN 晶體。該項目的成果之一是,在豐田合成與大阪大學共同開發的 GaN 籽晶上制造 GaN 襯底,使得功率器件性能得到了明顯的改善。與在市售襯底上制造的功率器件相比,使用這些 GaN 襯底的功率器件在功率調節能力和良率方面都表現出更高的性能。

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GaN基板。

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原文標題:日本開發出8英寸GaN單晶晶圓

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