Novel Crystal Technology, Inc.與大陽日酸、東京農(nóng)工大學(xué)合作，首次采用鹵化物氣相外延 (HVPE) 工藝在 6 英寸晶圓上成功沉積了下一代半導(dǎo)體材料 β-Ga2O3，有助于降低功率器件的成本并提高下一代電動汽車的節(jié)能效果。
圖 6 英寸測試晶片上形成的 β-Ga2O3 薄膜
據(jù)介紹，氧化鎵（β-Ga2O3）具有比碳化硅（SiC）或氮化鎵（GaN）更大的能帶隙，由該材料制成的晶體管和二極管有望具有優(yōu)異的功率器件特性，如高擊穿電壓、高輸出和高效率（低損耗）。日本在 β-Ga2O3 功率器件的開發(fā)方面處于世界領(lǐng)先地位，Novel Crystal Technology, Inc. 已于2021年已經(jīng)開發(fā)出采用鹵化物氣相外延（HVPE）工藝的小直徑4英寸β-Ga2O3外延片，并已生產(chǎn)銷售。
與 SiC 和 GaN 晶片不同，β-Ga2O3 晶片有利于降低功率器件的價格，因為它們可以通過塊狀晶體快速生長的熔體生長方法制造，并且易于獲得大直徑晶片。雖然 HVPE工藝具有較低的原材料成本并提供高純度的沉積，但目前的設(shè)備只能制作小直徑（2 英寸或 4 英寸）的單晶片。這個問題意味著對能夠批量生產(chǎn)大直徑（6英寸或8英寸）晶圓的設(shè)備有很大的需求，以降低HVPE工藝所涉及的外延沉積成本。
此外，該研究團隊在 6 英寸的測試晶片上演示了 β-Ga2O3 外延沉積，實現(xiàn)了 ±10% 或更小的膜厚分布，進一步證實了通過優(yōu)化外延沉積條件和使用獨特的原料噴嘴結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)均勻的外延沉積。這些成果將極大地推動大直徑晶圓批量式量產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展。
通過HVPE工藝制造的β-Ga2O3外延片主要用于肖特基勢壘器件（SBDs）和場效應(yīng)晶體管（FETs），預(yù)計到2030年市場規(guī)模將增長到590億日元左右。
大陽日酸、東京農(nóng)工大學(xué)和Novel Crystal Technology, Inc.將繼續(xù)在NEDO項目中開發(fā)β-Ga2O3外延沉積的量產(chǎn)設(shè)備，并使用6英寸β-Ga2O3晶片和β-Ga2O3薄膜進行外延薄膜沉積，并爭取在2024年實現(xiàn)設(shè)備商業(yè)化。
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)）：日本公司采用HVPE 工藝成功在6 英寸晶圓上外延沉積氧化鎵
