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近日，日本豐田合成株式會(huì )社（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：豐田合成公司）宣布成功開(kāi)發(fā)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(lǐng)域有著(zhù)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(xué)的研究人員通過(guò)不懈努力攻克了這一難題。 他們制造出了一種200mm的多點(diǎn)籽晶（MPS）襯底，并成功地在襯底上生長(cháng)出對角線(xiàn)長(cháng)度略低于200mm的六方GaN晶體。這種成功得益于多點(diǎn)籽晶法和Na助熔劑工藝的結合。多點(diǎn)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(cháng)過(guò)程中使這些籽晶熔合在一起，從而形成大直徑單晶的技術(shù)；Na助熔劑工藝由日本東北大學(xué)山根久典教授于1996年發(fā)明，是把鎵和氮溶解到液態(tài)鈉中來(lái)生長(cháng)高質(zhì)量GaN單晶的技術(shù)，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(kāi)發(fā)的200mm GaN襯底有著(zhù)諸多優(yōu)秀的性能表現。該襯底適用于生長(cháng)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(guò)2V，導通狀態(tài)下最大漏極電流能夠達到3.3A，并且表現出超過(guò)600V的擊穿電壓，在關(guān)斷狀態(tài)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(kāi)發(fā)是其在GaN技術(shù)上的又一次重大突破。 此外，豐田合成公司正在參與日本環(huán)境省領(lǐng)導的一個(gè)GaN功率器件廣泛應用項目。在這個(gè)項目中，該公司提供的高質(zhì)量GaN基底使得功率器件的性能得到顯著(zhù)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(chǎn)良率方面，與市售襯底制造的功率器件相比表現出更為優(yōu)異的性能。 在國際競爭日益激烈的氮化鎵半導體市場(chǎng)，眾多企業(yè)都在積極推進(jìn)相關(guān)基板的大口徑化和量產(chǎn)化進(jìn)程。豐田合成公司表示將繼續加強與政府、大學(xué)以及其他企業(yè)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(chǎng)中的競爭力，也將為氮化鎵技術(shù)在新能源汽車(chē)、5G通信、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的應用提供有力的技術(shù)支持。 |
