李祥东教授在2024武汉九峰山论坛上报道8英寸蓝宝石基GaN HEMTs晶圆(source:致能科技)
据悉,蓝宝石GaN晶圆是一种先进的半导体材料,它结合了GaN的优异电子特性和蓝宝石衬底的高热导性。这种材料在高频、高功率和高温度应用中表现出色,尤其是在光电子和功率电子领域。然而,由于蓝宝石和GaN的结晶常数不同,这种材料的生产面临一些技术挑战,例如缺陷密度较高和无法形成满足高电压、大电流要求的器件。
为了攻克技术难题,研究人员和企业已经开发出了多种生长GaN结晶的方法。其中,氢化物气相外延法(HVPE)是一种常见的方法,它能够在高温下快速生长GaN结晶,但也可能导致晶圆翘曲和缺陷。另一种方法是氨热法,它通过提高氨的温度和压力,使GaN多结晶在超临界状态下溶解,然后在GaN种晶上沉淀出单晶,这种方法可以生成高质量的单结晶,但在生长大尺寸晶圆方面仍需时间积累。
尽管存在技术挑战,但近年来产业界在GaN晶圆的技术研发方面已经取得了显著进展。例如,日本大阪大学和丰田合成株式会社合作研发的新技术,结合了钠助溶剂法和点籽晶法,成功制造出了高质量、低成本的体块式GaN晶圆,这种方法有望实现大尺寸晶圆的生产,并且已经成功制成了6英寸和10英寸的GaN衬底。这些进展表明,GaN晶圆的生产技术正在不断成熟。
文:集邦化合物半导体Zac整理