根據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》，日本新創(chuàng)公司 Novel Crystal Technology, Inc.近期 宣布，該公司領(lǐng)先全球、成功完成了新一代半導(dǎo)體材料「氧化鎵」(Ga2O3) 的 4 英寸 (100mm) 晶圓量產(chǎn)。

 

氧化鎵的別名是三氧化二鎵，氧化鎵（Ga2O3）是一種寬禁帶半導(dǎo)體，也是一種透明的氧化物半導(dǎo)體材料，氧化鎵的發(fā)展?jié)摿V受電子業(yè)界看好、被視為是新一代的半導(dǎo)體材料。在光電子器件方面有廣闊的應(yīng)用前景 ，被用作于Ga基半導(dǎo)體材料的絕緣層，以及紫外線濾光片。而氧化鎵作為新一代的半導(dǎo)體材料、業(yè)界也期待能在電動(dòng)車領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

氧化鎵作為新一代電力控制用功率半導(dǎo)體 (Power Semiconductors)，除了比起以往的電子元件更有效率，在晶圓價(jià)格方面也比 SiC 等要更為低廉。

據(jù)富士經(jīng)濟(jì)市場預(yù)測，2030年氧化鎵功率元件的市場規(guī)模將會(huì)達(dá)到1542億日元（約人民幣92.76億元），這個(gè)市場規(guī)模要比氮化鎵功率元件的規(guī)模（1085億日元，約人民幣65.1億元）還要大。

 

依照 Novel Crystal 目前的規(guī)劃，他們估計(jì)氧化鎵的晶圓在 2021 年內(nèi)就能開始供應(yīng)。由于客戶們可利用現(xiàn)有的 4 寸晶圓設(shè)備來進(jìn)行新一代產(chǎn)品的生產(chǎn)，過去投資的老舊設(shè)備也可以進(jìn)行有效利用。

在中國關(guān)于氧化鎵的研究也是成果喜人。據(jù)了解，2019年2月中國電科46所就曾公開，經(jīng)過多年氧化鎵晶體生長技術(shù)探索，通過改進(jìn)熱場結(jié)構(gòu)、優(yōu)化生長氣氛和晶體生長工藝，有效解決了晶體生長過程中原料分解、多晶形成、晶體開裂等問題，采用導(dǎo)模法成功制備出高質(zhì)量的4英寸氧化鎵單晶。中國電科46所制備的氧化鎵單晶的寬度接近100mm，總長度達(dá)到250mm，可加工出4英寸晶圓、3英寸晶圓和2英寸晶圓。經(jīng)測試，晶體具有很好的結(jié)晶質(zhì)量，將為國內(nèi)相關(guān)器件的研制提供有力支撐。

2019年12月份，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員歐欣課題組和西安電子科技大學(xué)郝躍課題組教授韓根全合作，在氧化鎵功率器件領(lǐng)域取得新進(jìn)展。歐欣課題組和韓根全課題組利用“萬能離子刀”智能剝離與轉(zhuǎn)移技術(shù)，首次將晶圓級β-Ga2O3單晶薄膜（< 400 nm）與高導(dǎo)熱的Si和4H-SiC襯底晶圓級集成，并制備出高性能器件。高質(zhì)量的氧化鎵薄膜的厚度不均勻性為±1.8%，通過化學(xué)機(jī)械拋光優(yōu)化后薄膜的表面粗糙度達(dá)到0.4nm以下。器件電學(xué)測試表明在300K到500K的升溫過程中開態(tài)電流和關(guān)態(tài)電流沒有明顯退化，對比基于同質(zhì)氧化鎵襯底的器件，熱穩(wěn)定性有顯著的提升，SiC基氧化鎵MOSFET器件即使在溫度500K時(shí)，擊穿電壓依然可以超過600V。