三菱电机以实现无碳社会为目标，已将使用Si和SiC的功率半导体产品商业化，为电力电子设备的节能做出了贡献。该公司致力于将氧化镓作为材料，以实现更高耐压和更低功率损耗的功率半导体产品。

Novel Crystal Technology拥有在世界范围内较早开始功率半导体用氧化镓晶圆开发、制造和销售的记录。公司目前的业务范围为氧化镓衬底的制造和销售。未来三菱电机将把多年培育的低功率损耗、高可靠性功率半导体产品设计和制造技术与Novel Crystal Technology的氧化镓晶圆制造技术相结合，以实现卓越的能源效率，并加速氧化镓功率半导体的开发应用，为实现脱碳社会做出贡献。

(资料图片仅供参考)

目前，三菱电机通过生产硅和碳化硅 (SiC) 半导体，为电力电子产品的节能做出了贡献。碳化硅和氮化镓晶圆最近取得了进展，但氧化镓晶圆预计将有助于实现更高的击穿电压和更低的功耗。三菱电机现在期望通过将其在低能量损耗、高可靠性功率半导体的设计和制造方面的专业知识与Novel Crystal Technology在镓生产方面的专业知识相结合，加速其卓越节能氧化镓功率半导体的开发-氧化物晶片。

Novel Crystal Technology背景来头不小，由日本电子零部件企业田村制作所和AGC等出资成立，2017年与田村制作所合作成功开发出全球首创氧化镓MOS型功率电晶体，大幅降低功耗，仅为传统MOSFET千分之一；2019年更开发出2吋β型氧化镓晶圆，不过，由于制造成本高昂，未能被广泛应用，仅限于实验室研发。

在2021年，日本半导体企业Novel Crystal Technology成功量产4吋氧化镓晶圆，并于今年开始供应客户晶圆，使得日本在第三代化合物半导体竞赛中再度拔得头筹。该报导指出，该公司成功量产新一代功率半导体材料氧化镓制成的4吋晶圆，成为全球首家完成量产企业，而且该晶圆可以使用原有4吋晶圆设备制造生产，有效运用过去投资的老设备，对于企业资本支出更有效率，预计2021年内开始供应晶圆。此外，Novel Crystal Technology还计画在2023年供应6吋晶圆，届时又将是划时代突破。

到了去年，据日本媒体报道，Novel Crystal Technology计划投资约为20亿日元，向其公司工厂添加设备，到 2025 年，建成年产 20,000 片 100mm（4 英寸）氧化镓 (Ga2O3) 晶圆生产线。

除了制造和加工氧化镓单晶基板的设备和检查设备外，Novel Crystal Technology还将引进用于在晶圆上外延生长氧化镓的成膜设备，并计划开发一种可以同时沉积多个晶圆的新设备。

与由硅制成的传统半导体相比，氧化镓半导体可以实现器件的功耗降低和高耐压。其特点是能够通过熔融法生长块状单晶并有效地制造晶体基板。与正在投入实际应用的碳化硅（SiC）等下一代材料相比，晶体生长速度快了约100倍，基板更容易制造，从而显著降低了成本。

成功开发出高质量第3代氧化镓

此次则进一步调查致命缺陷的原因，着手展开晶圆高质量化的研究。结果显示，造成致命缺陷的原因主要是在磊晶成膜过程中产生的特定粉末。研究团队透过改善磊晶成膜条件，成功地将100 mm磊晶晶圆的致命缺陷降低至10分之1，减少到0.7个/cm²。

研究团队也实际进行了磊晶晶圆的膜厚分布与施体浓度(Donor Concentration)的测量，确认膜厚分布约为10 μm ± 5%、施体浓度则是1×10^16cm-3 ± 7%左右，达到应用于功率元件也不会造成问题的水平。另外试作了10×10 mm的肖特基二极管(SBD)，并就其电气特性与致命缺陷密度进行评估，在正向特性方面，电流从0.8V左右开始流动并上升至一定程度，确认具有正常的正向特性。

此外，由于测量设备的上限，最大电流值仅调查到50A，但研究团队表示最大可以流通300～500A。而在反向特性方面，确认即使施加约200V，漏电流仍可抑制在约10^(-7)A左右。今后透过在元件上设置电极终端结构，推估可以实现600～1,200V的耐压。

此项肖特基二极管试作品的反向特性良率为51%，根据此项数值与实证中使用的电极尺寸推算出致命缺陷密度约为0.7个/cm²。此项结果也意味着将可以80%左右的良率进行100A级氧化镓功率元件的制造。

目前Novel Crystal Technology也已着手进行第3代氧化镓100mm磊晶晶圆产线的建置，希望尽早展开销售，今后则计划扩大施体浓度与膜厚指定范围，并致力于致命缺陷的减少与大口径化的研究开发。

另外，在新能源产业技术总合开发机构(NEDO)的推动事业方面，目前也已成功地进行了导入沟槽结构(Trench Structure)之耐压1,200V、低功耗氧化镓肖特基二极管的实证。今后计划利用此次开发的晶圆，近一步推动1,200V耐压沟槽型肖特基二极管的量产技术开发。

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