大阪大学、丰田合成等合作利用Na助熔剂法培育出世界上最大的6英寸高品质Ga

大阪大学研究生院工学研究科的今西正幸副教授和森勇介教授等人组成的研究团队，在日本环境省实施的“通过GaN技术实现脱碳社会·生活方式先导创新项目”中，与松下控股公司、丰田合成公司和 SCIOCS 公司合作，成功地利用Na助熔剂法培育出了世界上最大的6英寸高品质GaN晶体。另外，还全球首次证明了采用GaN晶体能以高成品率提高立式GaN晶体管的器件特性。

研究团队开发了一种全新的技术，利用在蓝宝石基板上大量设置微小籽晶的多点种子，通过Na助熔剂法培育GaN晶体。这种技术在完成培育后温度恢复为室温时，GaN晶体会与蓝宝石基板自然分离，因此可以培育出曲翘度极低的大尺寸GaN晶体。研究团队利用该技术，全球首次制作出了低翘曲度的高品质6英寸大口径GaN晶体。

另外研究团队还首次证明，采用通过Na助熔剂法制作的GaN晶体，能以高成品率提高立式GaN晶体管的器件特性。在利用常规HVPE法制作的GaN晶体通过改良器件结构，也大幅提高了立式GaN晶体管的性能，但在需要制作更复杂的立式GaN晶体管时，出现了严重的问题，比如制作的10个晶体管中只有3个可以正常工作，而其原因至今还没有完全弄清楚。

研究团队利用通过Na助熔剂法制作的GaN晶体解决了这个问题，可以将市售的常规GaN晶体只有33％的晶体管成品率大幅提高至72％。

森勇介教授表示：“如果用新方法制作的GaN晶体作为籽晶，利用其他方法（HVPE法、氨热法、OVPE法）等培育块状GaN晶体来制作GaN晶圆，那么高品质的大口径GaN晶圆就能以低成本大规模生产。有了这个GaN晶圆，就可以制作此前无法实现的高性能功率器件和雷达等，我们希望为节能和5G/6G等做出贡献。”

来源：科学新闻