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近日，日本豐田合成株式會社（以下簡稱：豐田合成公司）宣布成功開發出用于垂直晶體管的200mm（8英寸）氮化鎵（GaN）單晶晶圓。 氮化鎵作為重要的半導體材料，在眾多高性能電子領域有著廣泛的應用前景。然而，制造尺寸大于4英寸的GaN單晶晶圓一直面臨困難。豐田合成公司與大阪大學的研究人員通過不懈努力攻克了這一難題。 他們制造出了一種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。這種成功得益于多點籽晶法和Na助熔劑工藝的結合。多點籽晶法是把許多小型GaN籽晶預先分布在大型藍寶石襯底上，在晶體生長過程中使這些籽晶熔合在一起，從而形成大直徑單晶的技術；Na助熔劑工藝由日本東北大學山根久典教授于1996年發明，是把鎵和氮溶解到液態鈉中來生長高質量GaN單晶的技術，這是一種成熟的高溫液相外延（LPE）工藝。 
豐田合成公司此次開發的200mm GaN襯底有著諸多優秀的性能表現。該襯底適用于生長600V垂直GaN晶體管，這種晶體管為常閉操作模式，其柵極電壓閾值超過2V，導通狀態下最大漏極電流能夠達到3.3A，并且表現出超過600V的擊穿電壓，在關斷狀態操作期間漏電流較低。 豐田合成公司此前已成功制造150mm（6英寸）GaN單晶晶圓，此次8英寸晶圓的成功開發是其在GaN技術上的又一次重大突破。 此外，豐田合成公司正在參與日本環境省領導的一個GaN功率器件廣泛應用項目。在這個項目中，該公司提供的高質量GaN基底使得功率器件的性能得到顯著提升。使用這種與之前不同的GaN襯底制造出的功率器件，在功率調節能力和生產良率方面，與市售襯底制造的功率器件相比表現出更為優異的性能。 在國際競爭日益激烈的氮化鎵半導體市場，眾多企業都在積極推進相關基板的大口徑化和量產化進程。豐田合成公司表示將繼續加強與政府、大學以及其他企業的合作，努力早日推廣大尺寸GaN基板，這一舉措不僅有助于提升日本在全球氮化鎵市場中的競爭力，也將為氮化鎵技術在新能源汽車、5G通信、智能電網等領域的應用提供有力的技術支持。 |
