顶点光电子商城2025年1月10日消息：近日，日本丰田合成株式会社（Toyoda Gosei Co., Ltd.）宣布成功开发出了用于垂直晶体管的8英寸（200mm）氮化镓（GaN）单晶晶圆。这一成果标志着丰田合成在氮化镓材料领域取得了重大突破，为高性能功率器件的研发和生产提供了新的可能。

         氮化镓作为一种第三代半导体材料，具有优异的电学性能和热稳定性，是制造高功率、高效率电子器件的理想材料。然而，制造大尺寸、高质量的氮化镓单晶晶圆一直面临诸多挑战。特别是当晶圆尺寸大于4英寸时，由于晶体生长过程中的复杂性和不稳定性，很难获得高质量的单晶晶圆。

          为了克服这些挑战，丰田合成与大阪大学的研究人员合作，采用了一种创新的多点籽晶法（MPS）和Na助熔剂工艺相结合的方法。

          这种方法将许多小型氮化镓籽晶预先分布在大型蓝宝石衬底上，并在晶体生长过程中使生长的晶体熔合在一起。利用该技术可以生产大直径单晶，为解决大尺寸氮化镓单晶晶圆的制造难题提供了有效途径。Na助熔剂工艺是一种成熟的高温液相外延（LPE）工艺，由日本东北大学山根久典教授于1996年发明。通过将镓（Ga）和氮（N）溶解到液态钠（Na）中来生长高质量氮化镓单晶。由于它是液相生长，因此适合生产高质量的晶体。结合这两种方法的特点，丰田合成成功地在8英寸多点籽晶衬底上生长出了对角线长度略低于8英寸的六方氮化镓晶体，从而获得了高质量的8英寸氮化镓单晶晶圆。

         采用氮化镓单晶构建的垂直晶体管可提供更高密度的功率器件，相比传统的硅基氮化镓横向晶体管具有显著的性能优势。这些高性能功率器件在电力电子、新能源汽车、航空航天等领域具有广泛的应用前景。随着晶圆尺寸的增加，单位器件成本呈下降趋势。8英寸晶圆的面积是6英寸晶圆的1.78倍，更大的晶圆尺寸意味着可以生产更多的器件，有助于提高生产效率并降低成本。丰田合成此次成功开发出8英寸氮化镓单晶晶圆，将有力推动氮化镓产业的发展。预计这将激发更多企业和研究机构投入氮化镓材料的研发和生产中，进一步加速氮化镓技术的商业化和产业化进程。

           丰田合成表示将继续与政府、大学和其他公司合作，尽早推广大尺寸氮化镓基板。随着技术的不断进步和成本的进一步降低，氮化镓材料将在更广泛的领域得到应用，为人类社会的发展做出更大的贡献。