【国际时事】FLOSFIA成功在6英寸蓝宝石衬底上实现氧化镓外延生长，膜厚面内均匀性达±3%

        日本京都大学衍生初创企业 FLOSFIA 宣布，在其致力于率先实现实用化的氧化镓（α-Ga₂O₃）功率半导体领域，成功在6英寸（150 mm）蓝宝石衬底上实现外延生长，膜厚面内均匀性达到约±3%。

        6英寸是碳化硅（SiC）功率半导体量产中广泛采用的晶圆尺寸。合作伙伴可利用现有的6英寸量产线，尽早启动氧化镓功率半导体的规模化生产。此外，根据此前3～6英寸晶圆的实验结果，公司确认，8英寸（200 mm）晶圆的膜厚面内均匀性有望控制在±4%以内。

        继2025年12月宣布实现4英寸晶圆制造技术验证后，此次成果进一步表明，FLOSFIA自主开发的Mist Dry®（雾化干燥）法正在稳步推进低温、常压外延生长技术的大尺寸化。公司将以此成果为基础，加快氧化镓功率半导体的产业化应用，并将其打造为“后SiC时代”的重要候选技术。

        在功率半导体产业中，通过扩大晶圆尺寸增加单片晶圆可获得的芯片数量，是降低制造成本的重要途径。

        目前，6英寸晶圆已成为SiC功率半导体量产的主流尺寸，部分厂商已开始向8英寸晶圆过渡。硅（Si）基功率半导体则主要采用8英寸晶圆生产线，部分生产线已使用12英寸晶圆。

        对于新型半导体材料而言，能够适配现有量产生产线，是其获得功率半导体厂商采用的重要条件之一。

        FLOSFIA对Mist Dry®法进行了改进，成功在6英寸蓝宝石衬底上生长出α-Ga₂O₃外延薄膜。

        此次生长的外延薄膜膜厚面内均匀性达到约±3%，满足了初期实用化阶段设定的±4%以内的目标。同时，所获得的薄膜未出现裂纹，且异物缺陷较少，整体质量良好。

图1　6英寸蓝宝石衬底上生长的α-Ga₂O₃外延晶圆（左）与4英寸晶圆（右）

        通过对比3英寸、4英寸和6英寸晶圆的膜厚面内均匀性，研究团队发现，随着晶圆尺寸增大，膜厚均匀性的波动有所增加，但其增幅呈逐渐趋缓的趋势。

        根据这一变化趋势推算，8英寸（200 mm）晶圆的膜厚面内均匀性有望控制在±4%以内，为进一步扩大晶圆尺寸提供了依据。

图2　晶圆面积与膜厚面内均匀性的关系（3英寸、4英寸和6英寸为实测值，虚线为拟合曲线；8英寸结果为根据拟合曲线得出的预测值

        与4英寸晶圆相比，6英寸晶圆的面积约为前者的2.2倍，单片晶圆可获得的芯片数量也有望相应增加。这不仅有助于降低外延生长环节的单位芯片成本，还能进一步降低器件制造前道工艺的单位芯片成本。

        此外，6英寸蓝宝石衬底已在LED产业中得到广泛应用，供应量大，具备成本较低、供应稳定等优势。对于拥有6英寸生产线的SiC或氮化镓（GaN）LED厂商而言，可利用已投入使用的前道工艺设备开展氧化镓功率半导体生产，从而减少新增设备投资，加快量产线的建设与投产。

        FLOSFIA将MOSFET性能验证与外延生长的大尺寸化视为推动氧化镓功率半导体产业化的两大关键方向。此次成果表明，其外延生长技术的大尺寸化进程正在稳步推进。

        FLOSFIA计划于2026年内推进8英寸蓝宝石衬底上的外延生长验证，并将大尺寸晶圆生长过程中积累的技术经验应用于包括MOSFET在内的GaO®功率器件开发，以及与合作伙伴共同构建量产工艺。

        与此同时，公司还将通过技术资产许可和外延晶圆供应等方式拓展合作伙伴关系，推动相关技术尽早应用于电动汽车（EV）、人工智能（AI）数据中心电源等领域。

        本研究成果的部分内容得到了日本防卫装备厅“安全保障技术研究推进制度”（JPJ004596）的支持。

        FLOSFIA代表董事兼社长天田健嗣表示：“此次成果是推动合作伙伴利用其量产生产线生产GaO®功率器件的重要一步。我们将以此为契机，加快8英寸晶圆技术的研发和MOSFET性能验证，进一步推动氧化镓功率半导体的产业化应用。”