2021年3月， 三菱化學(xué) 曾透露，他們已開(kāi)發(fā)出 4英寸GaN單晶襯底 ，并且正在開(kāi)發(fā)6英寸的產(chǎn)品，而且晶體缺陷僅為普通GaN襯底的大約1/100-1/1000， “幾乎沒(méi)有缺陷” 。

三菱4英寸GaN襯底

三菱還表示，2021年上半年他們將在日本建設(shè)大規(guī)模生產(chǎn)線，以將4英寸GaN襯底進(jìn)行商業(yè)化實(shí)驗(yàn)。最近，這條生產(chǎn)線傳來(lái)新消息。

5月18日， 日本制鐵所 宣布，他們將在日本室蘭工廠安裝一條批量生產(chǎn)GaN單晶襯底的示范生產(chǎn)線，并與三菱化學(xué)共同進(jìn)行示范實(shí)驗(yàn)。而且他們將會(huì)從 明年4月 開(kāi)始供應(yīng)4英寸GaN單晶襯底。

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更大尺寸，壓力降低一半

三菱用的是什么大招？

據(jù)介紹，三菱化學(xué)的4英寸GaN襯底采用的是獨(dú)特的液相生長(zhǎng)方法——低壓酸性氨熱法（LPAAT），這項(xiàng)技術(shù)是聯(lián)合日本東北大學(xué)開(kāi)發(fā)的，好處是可制造大直徑、高質(zhì)量和低成本的GaN襯底。

據(jù)“三代半風(fēng)向”了解，從2015年開(kāi)始，三菱化學(xué)就開(kāi)發(fā)了特有的生產(chǎn)設(shè)備，采用液相法來(lái)提高氮化鎵襯底的生產(chǎn)效率，2017年制作了高質(zhì)量的2英寸GaN襯底，將平均缺陷密度減少到以往產(chǎn)品的數(shù)百分之一。

相關(guān)參數(shù)

這項(xiàng)技術(shù)持續(xù)在改良。2020年6月，東北大學(xué)、日本制鋼所、三菱化學(xué)宣布開(kāi)發(fā)出一種新SCAAT方法，實(shí)現(xiàn)了直徑2英寸以上尺寸的高質(zhì)量GaN單晶襯底的批量生產(chǎn)。最近，他們已經(jīng)能夠生產(chǎn)4英寸的GaN襯底。

據(jù)介紹，通常GaN單晶襯底的生長(zhǎng)方法包括HVPE和酸性氨熱法（SCAAT）和鈉通量法。而東北大學(xué)的LPAAT工藝，與傳統(tǒng)的SCAAT方法不同，它可以在低壓下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量晶體生長(zhǎng)。（備注：日本制鋼所將這種方法稱(chēng)為“SCAAT-LP”）。

據(jù)了解，該工藝的晶體生產(chǎn)壓力條件相對(duì)較低，約為100MPa，大約是之前SCAAT工藝的一半左右。

幾乎沒(méi)有翹曲

高純度無(wú)雜質(zhì)

根據(jù)東北大學(xué)的論文，采用LPAAT制作的GaN襯底具有較低的晶體鑲嵌特性，而且對(duì)稱(chēng)/不對(duì)稱(chēng)平面上的X射線鎖定曲線的半值寬度在28秒以?xún)?nèi)。同時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)特性非常好，曲率半徑為約1.5km，基板幾乎沒(méi)有翹曲。

獲取該論文請(qǐng)加微信：hangjiashuo666。

此外，由于長(zhǎng)晶爐的內(nèi)壁涂有銀，從抑制了鐵、鎳等污染，防止了意外的雜質(zhì)混入GaN晶體中。通過(guò)低溫光致發(fā)光發(fā)現(xiàn)，該方法獲得了優(yōu)異的結(jié)晶度和高純度。

長(zhǎng)晶爐結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)日本制鋼所的說(shuō)法，室蘭工廠示范線將對(duì)“SCAAT-LP”技術(shù)的穩(wěn)定供應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證。據(jù)報(bào)道，該示范線的總面積為266m²，并引入了大型高壓釜設(shè)備、加熱器、控制設(shè)備、氨氣供應(yīng)/吸收設(shè)備、高純度氣體凈化設(shè)備等。

實(shí)驗(yàn)完成后，他們將會(huì)把要將SCAAT-LP應(yīng)用于120 mm或更大的長(zhǎng)晶爐，以生產(chǎn)直徑4英寸或更大且具有出色晶體結(jié)構(gòu)特性的GaN襯底。同時(shí)，他們還將通過(guò)SCAAT-LP方法進(jìn)一步改善GaN單晶的光學(xué)和電學(xué)特性。

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