丰田合成成功开发8英寸氮化镓单晶晶圆用于垂直晶体管

近日，日本丰田合成株式会社（以下简称：丰田合成公司）宣布成功开发出用于垂直晶体管的200mm（8英寸）氮化镓（GaN）单晶晶圆。

氮化镓作为重要的半导体材料，在众多高性能电子领域有着广泛的应用前景。然而，制造尺寸大于4英寸的GaN单晶晶圆一直面临困难。丰田合成公司与大阪大学的研究人员通过不懈努力攻克了这一难题。

他们制造出了一种200mm的多点籽晶（MPS）衬底，并成功地在衬底上生长出对角线长度略低于200mm的六方GaN晶体。这种成功得益于多点籽晶法和Na助熔剂工艺的结合。多点籽晶法是把许多小型GaN籽晶预先分布在大型蓝宝石衬底上，在晶体生长过程中使这些籽晶熔合在一起，从而形成大直径单晶的技术；Na助熔剂工艺由日本东北大学山根久典教授于1996年发明，是把镓和氮溶解到液态钠中来生长高质量GaN单晶的技术，这是一种成熟的高温液相外延（LPE）工艺。



丰田合成公司此次开发的200mm GaN衬底有着诸多优秀的性能表现。该衬底适用于生长600V垂直GaN晶体管，这种晶体管为常闭操作模式，其栅极电压阈值超过2V，导通状态下最大漏极电流能够达到3.3A，并且表现出超过600V的击穿电压，在关断状态操作期间漏电流较低。

丰田合成公司此前已成功制造150mm（6英寸）GaN单晶晶圆，此次8英寸晶圆的成功开发是其在GaN技术上的又一次重大突破。

此外，丰田合成公司正在参与日本环境省领导的一个GaN功率器件广泛应用项目。在这个项目中，该公司提供的高质量GaN基底使得功率器件的性能得到显著提升。使用这种与之前不同的GaN衬底制造出的功率器件，在功率调节能力和生产良率方面，与市售衬底制造的功率器件相比表现出更为优异的性能。

在国际竞争日益激烈的氮化镓半导体市场，众多企业都在积极推进相关基板的大口径化和量产化进程。丰田合成公司表示将继续加强与政府、大学以及其他企业的合作，努力早日推广大尺寸GaN基板，这一举措不仅有助于提升日本在全球氮化镓市场中的竞争力，也将为氮化镓技术在新能源汽车、5G通信、智能电网等领域的应用提供有力的技术支持。