Novel Crystal开发出100mm β型氧化镓晶圆

Novel Crystal Technology, Inc已成功将其高质量Ga₂O₃外延片制造技术扩大到100mm。这意味着Ga₂O₃功率器件现在可以在100mm的量产线上生产。

与目前正在开发的用于功率器件的材料（例如SiC和GaN）相比，β-Ga₂O₃具有更大的带隙能量，即4.5 eV，它被认为是一种理想的材料，因为它可以降低功率器件的损耗。

此外，β-Ga₂O₃与SiC和GaN的不同之处在于，它可以用熔体生长方法制造单晶衬底。高质量、大型单晶的生长速度是SiC和GaN的100倍，从而降低了成本。由于有这些特性，重点落在了及时实现β-Ga₂O₃功率器件的实际应用。

公司于2019年成功制造了高品质2英寸（50.8mm）Ga₂O₃外延片，并于2019年初开始生产和销售，然而，由于2英寸晶圆上的器件制造成本太高，至今还没有用于功率器件的2英寸大规模生产线，因此这些晶圆的使用仅限于研发。

最近，该公司应用其高质量的2英寸外延片技术开发了100mm β-Ga₂O₃外延沉积设备。这一进步意味着现在可以生产和销售高质量的100mm β-Ga₂O₃外延片。特别是β-Ga₂O₃功率器件可以在100m的量产线上生产。

2015年，Novel Crystal Technology, Inc. 与东京农业技术大学的Yoshinao Kumagai和Hisashi Murakami以及国家信息和通信技术研究所合作，开发了用于β-Ga₂O₃外延沉积的β-Ga₂O₃卤化物气相外延。通过不断改进沉积设备和工艺，该技术可以应用于大型晶圆。

上图显示了在100mm β-Ga₂O₃外延片上制造的β-Ga₂O₃ SBDs原型。外延膜厚约10μm，施主浓度约2×10¹⁶cm^-3。晶圆表面的黄色圆圈和方块是不同尺寸的氧化镓SBDs。

下图显示了二极管的电流-电压特性。晶圆表面上86个器件的测量结果叠加在每个图表上。理论特性在图中用红色虚线画出。(a)中的正向特性表明，电流从0.8-0.9V的低开启电压线性增加，获得了理想的二极管特性。

(b)中的反向特性曲线图表明，86个器件中有62个显示出与理论一致的特性，可以判断为良品。

根据该无缺陷率计算出的致命缺陷密度为13个/cm²。这意味着100mm外延片具有与高质量2英寸外延片相同的质量。因此，10-A β-Ga₂O₃功率器件可以在100mm晶圆上以80%的良率生产。

未来发展

该公司已开始销售高质量的100mm β-Ga₂O₃外延片。客户可以在2×10¹⁶cm^-3到9×10¹⁶cm^-3的范围内指定外延片的施主浓度。

此外，外延膜厚度可以指定为5μm到10μm之间。未来，该公司将努力扩大施主浓度和薄膜厚度的可指定范围，进一步减少致命缺陷，并增加晶圆直径。

Novel Crystal已经成功地展示了具有沟槽结构的低损耗β-Ga₂O₃ SBD。未来，它将继续在100mm生产线上建立沟槽式SBD的量产技术。

Novel Crystal Technology是田村电子公司的风险项目企业，从事β-Ga₂O₃衬底和外延片的开发、制造和销售。它是日本国家信息和通信技术研究所（NICT）的技术转让企业。

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