Qualtec计划大规模生产新一代功率半导体“GeO2”晶圆

2月21日消息，Qualtech株式会社预计到 2027 年开始大规模生产使用超宽带隙半导体材料二氧化锗 (GeO2) 的晶圆，这种晶圆长期以来被视为下一代功率半导体的候选之一，正处于普及期的碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）晶圆的"下一代"。相比于SiC，使用GeO2作为材料的功率半导体有可能在高耐压和高输出领域展现出更优异的性能。

GeO2是一种超宽带隙半导体（UWBG）材料，金红石结构二氧化锗（r-GeO2）比碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）具有更大的带隙，因此r-GeO2晶体管和二极管可用于高击穿电压、高输出和高性能期望具有低损耗等优异的功率器件特性。日本在GeO2功率元件的开发方面处于世界领先地位，自2020年以来，日本已有生长金红石型结构的GeO2（r-GeO2）薄膜的相关报道。2022年9月京都大学研究组开发出新型功率半导体材料"金红石型GeO2基半导体"，2022 年 12 月立命馆大学宣布成立初创公司Patentix Inc.，致力于使用GeO2进行半导体基板和功率器件的研究和开发。

Patentix采用独家PhantomSVD（幻影局部气相沉积）法进行制膜。此方法可使用安全且低价的原料，具有优异的成本效益比，且有别于采用雾化溶液的既有CVD法，能以不同的原理进行结晶成长，实现更安全、安心的薄膜合成。2023年9月20日，Patentix宣布立命馆大学、京都大学、NIMS利用PhantomSVD法在SiC上成功形成金红石结构二氧化锗（r-GeO2）薄膜，11月16日宣布利用同样的制备法在4英寸Si晶圆上成功形成二氧化锗（GeO2）薄膜，2024年1月19日宣布立命馆大学、京都大学、NIMS共同成功开发r-GeO2基混晶半导体器件，这三项成就均为世界首创。此外，Patentix还于2024年2月14日宣布与Qualtech合作采用PhantomSVD 法成功在金刚石半导体上沉积氧化镓Ga2O₃薄膜，进一步拓展了半导体的可能性。

2023年12月，Qualtech向立命馆大学初创企业Patentix投资5000万日元，并达成资本业务合作协议。8月还计划在草津市内开设实验室，支持Patentix的研发工作，并考虑承接GeO2外延晶圆的制造。预计使用GeO2晶圆制造的设备将应用于电源、电动机、逆变器等。

Quoltech的目标是实现早期市场投入，这与GeO2的开发商Patentix 保持步调一致。首先，Quoltech计划到2027年提供用于设备原型的2英寸外延晶圆样品，并努力将量产的基板大小从4-6英寸扩大。利用Patentix的研究成果，即使晶圆尺寸增大，也能以低成本实现缺陷更少的成膜。

目前，以Patentix为中心，参与"琵琶湖半导体计划"的企业数量正在不断增加，该计划旨在实现GeO₂功率半导体早期商业化。Qualtech表示将加速外延片量产技术的建立，并推进实用化进程。

此外，Quoltech还计划最早于2024年在日本堺市地区建设"电力电子中心（暂定名）"新基地，预计投资超5亿日元，以承接功率半导体的可靠性评估工作。目前，堺市内的3个地点和爱知县豊明市正在进行功率半导体模块的连接可靠性调查和耐久性评估的"功率循环测试"。其中堺市的3个地点运营的54个测试台将搬迁至新基地，并引入新设备，增加至80个。Quoltech通过集中基地来提高效率，并将能力扩大至当前的1.5倍。此外，在汽车市场中，Quoltech计划通过功率半导体为切入点，扩展到电动车特有部件的环境测试等其他可靠性评价服务的承接，以此来扩大销售额。

关于Quoltech

Qualtec Co., Ltd.（东京证券交易所：9165）成立于1993年1月18日，拥有从合同分析、失效分析、可靠性评估、功率循环测试、复制实验到激光加工、截面抛光和研发的全面质量解决方案，业务详情包括：电子元件的合同故障分析和可靠性测试以及新技术开发；以质量控制为重点的工厂管理和安装技术咨询；以激光加工和表面处理（电镀）技术为重点的微加工；测试设备设计、开发、制造和销售。

关于Patentix

Patentix Co., Ltd.系立命馆大学的一家初创企业，成立于2022年12月7日，主要研究开发使用超宽带隙半导体（UWBG）材料"二氧化锗"（GeO2）的半导体基板和功率器件。