日本Novel Crystal宣布量产4英寸氧化镓(Ga2O3) 晶圆

日期:2021-07-13     来源:半导体产业网    
核心提示:根据《日本经济新闻》,日本新创公司 Novel Crystal Technology, Inc.近期 宣布,该公司领先全球、成功完成了新一代半导体材料「
根据《日本经济新闻》,日本新创公司 Novel Crystal Technology, Inc.近期 宣布,该公司领先全球、成功完成了新一代半导体材料「氧化镓」(Ga2O3) 的 4 英寸 (100mm) 晶圆量产。
 
氧化镓的别名是三氧化二镓,氧化镓(Ga2O3)是一种宽禁带半导体,也是一种透明的氧化物半导体材料,氧化镓的发展潜力广受电子业界看好、被视为是新一代的半导体材料。在光电子器件方面有广阔的应用前景 ,被用作于Ga基半导体材料的绝缘层,以及紫外线滤光片。而氧化镓作为新一代的半导体材料、业界也期待能在电动车领域获得广泛应用。

氧化镓作为新一代电力控制用功率半导体 (Power Semiconductors),除了比起以往的电子元件更有效率,在晶圆价格方面也比 SiC 等要更为低廉。

据富士经济市场预测,2030年氧化镓功率元件的市场规模将会达到1542亿日元(约人民币92.76亿元),这个市场规模要比氮化镓功率元件的规模(1085亿日元,约人民币65.1亿元)还要大。

在日本政府的半导体战略中,功率半导体被视为日本企业保持国际竞争力的领域之一。一直以来,硅基半导体是市场发展的主流,随着碳化硅、氮化镓、氧化镓等材料的开发不断推进,此次成功实现晶圆量产化的氧化镓有望在相关竞争中占据优势。
 
据NCT介绍,公司于2019年成功开发出高质量2英寸(50.8mm)氧化镓外延片,并于2019年初开始生产销售。但由于成本不相匹配而没有功率器件的量产线,该晶圆的用途仅限于研发。这次,该公司成功开发高品质β型氧化镓100mm外延片,这使得在100mm生产线上制造氧化镓功率器件成为可能。
 
依照 Novel Crystal 目前的规划,他们估计氧化镓的晶圆在 2021 年内就能开始供应。由于客户们可利用现有的 4 寸晶圆设备来进行新一代产品的生产,过去投资的老旧设备也可以进行有效利用。

在中国关于氧化镓的研究也是成果喜人。据了解,2019年2月中国电科46所就曾公开,经过多年氧化镓晶体生长技术探索,通过改进热场结构、优化生长气氛和晶体生长工艺,有效解决了晶体生长过程中原料分解、多晶形成、晶体开裂等问题,采用导模法成功制备出高质量的4英寸氧化镓单晶。中国电科46所制备的氧化镓单晶的宽度接近100mm,总长度达到250mm,可加工出4英寸晶圆、3英寸晶圆和2英寸晶圆。经测试,晶体具有很好的结晶质量,将为国内相关器件的研制提供有力支撑。

2019年12月份,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员欧欣课题组和西安电子科技大学郝跃课题组教授韩根全合作,在氧化镓功率器件领域取得新进展。欧欣课题组和韩根全课题组利用“万能离子刀”智能剥离与转移技术,首次将晶圆级β-Ga2O3单晶薄膜(< 400 nm)与高导热的Si和4H-SiC衬底晶圆级集成,并制备出高性能器件。高质量的氧化镓薄膜的厚度不均匀性为±1.8%,通过化学机械抛光优化后薄膜的表面粗糙度达到0.4nm以下。器件电学测试表明在300K到500K的升温过程中开态电流和关态电流没有明显退化,对比基于同质氧化镓衬底的器件,热稳定性有显着的提升,SiC基氧化镓MOSFET器件即使在温度500K时,击穿电压依然可以超过600V。
 
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