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(fā)出了用于垂直晶體管的 200mm（8英寸）氮化鎵 （GaN）單晶晶圓。

據(jù)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(gòu)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(xué)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(yù)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(shù)。利用該技術(shù)可以生產(chǎn)大直徑單晶。結(jié)合兩種方法的特點，將有可能生產(chǎn)出高質(zhì)量、大直徑的GaN籽晶。

Na助熔劑工藝是日本東北大學(xué)山根久典教授于1996年發(fā)明的，通過將鎵（Ga）和氮（N）溶解到液態(tài)鈉（Na）中來生長高質(zhì)量GaN單晶的技術(shù)。由于它是液相生長，因此適合生產(chǎn)高質(zhì)量的晶體。Na 助熔劑工藝目前已經(jīng)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(fā)出200mm GaN單晶晶圓可謂是又一大突破。

據(jù)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(dǎo)通狀態(tài)下最大漏極電流為 3.3 A。此外，它還表現(xiàn)出超過 600 V 的擊穿電壓和關(guān)斷狀態(tài)操作期間的低漏電流。

日本環(huán)境省正在領(lǐng)導(dǎo)一個 GaN 功率器件廣泛應(yīng)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(xué)共同開發(fā)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(diào)節(jié)能力和良率方面都表現(xiàn)出更高的性能。

豐田合成表示，將繼續(xù)與政府、大學(xué)和其他公司合作，盡早推廣大尺寸GaN基板。