成功在矽基板上沉積金紅石型二氧化鍺(r-GeO₂)單晶薄膜
Patentix株式會社與株式會社JTEKT Thermo System共同開發了支援6英吋晶圓的新型沉積設備，並成功在矽基板上沉積了下一代功率半導體材料金紅石型二氧化鍺(r-GeO₂)的單晶薄膜。
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- 📰 發表: 2026年5月13日 18:00
- 🔍 收集: 2026年5月13日 09:31
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2026年5月13日
Patentix株式會社
Patentix株式會社（以下簡稱「本公司」）與株式會社JTEKT Thermo System共同開發並製造了支援6英吋晶圓的新型薄膜沉積設備，並成功在矽基板上沉積了下一代功率半導體材料金紅石型二氧化鍺(r-GeO₂)的單晶薄膜。
【背景】
金紅石型二氧化鍺（r-GeO₂）是一種下一代功率半導體材料，其帶隙（4.68eV）大於碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN），有望降低功率轉換所伴隨的能量損耗。
為實現r-GeO₂功率元件的實際應用，必須實現與功率元件生產線相容的6英吋或更大直徑的r-GeO₂基板。本公司一直致力於薄膜沉積技術的研究開發，包括開發適用於r-GeO₂沉積的獨特PhantomSVD法，並實現了在r-TiO₂基板整個表面沉積單晶r-GeO₂薄膜等。本公司曾在2025年7月的新聞稿中宣布成功在矽基板上製作r-GeO₂薄膜，而此次則成功沉積了功率元件應用不可或缺的r-GeO₂單晶薄膜。
【成果】
在上次的發布中，我們確立了在矽基板上沉積r-GeO₂薄膜的「基礎技術」。然而，要實現即使在關閉狀態下施加高電壓也不會損壞元件，且不會產生漏電流的功率元件，就必須使用原子排列規則的單晶r-GeO₂薄膜來製造元件。
此次，本公司與株式會社JTEKT Thermo System共同製造了採用本公司獨立開發的沉積方法（命名為「煙囪法」）的6英吋基板相容新型沉積設備。透過使用製造出的「煙囪法」沉積設備，我們成功在晶體結構和晶格常數與r-GeO₂差異很大的矽基板上沉積了r-GeO₂單晶薄膜。
如圖所示，透過電子背向散射繞射（EBSD）法進行分析，確認了在矽基板上沉積的r-GeO₂薄膜整體具有相同的晶體取向，即成功實現了矽基板上單晶r-GeO₂薄膜的異質磊晶生長。
圖：透過導電緩衝層在矽基板上沉積的r-GeO₂單晶薄膜的EBSD圖像
【EBSD分析結果】
1. **晶體取向一致性**：確認薄膜整體晶軸高度對齊，不存在多晶結構中常見的晶界。
2. **高逆極圖（IPF）映射精度**：在整個測量區域顯示均勻的色調，表明晶體品質高。
本公司採用導電緩衝層，以實現在晶體結構差異很大的矽基板上沉積r-GeO₂晶體薄膜。透過採用導電緩衝層，預計可以輕鬆實現功率元件中常見的垂直型元件結構。
透過將適用於垂直型元件的導電緩衝層技術與迄今累積的r-GeO₂沉積技術相結合，我們旨在實現「GeO₂ on Si基板」，並推動下一代半導體基板材料的社會實施，以實現低製造成本和高性能垂直型功率元件的兼顧。
【未來展望】
為實現早期市場進入，Patentix計劃利用此次的單晶r-GeO₂沉積技術，試製與功率元件生產線相容的6英吋大直徑r-GeO₂基板。此外，我們將推進r-GeO₂單晶薄膜的品質提升，並使用GeO₂ on Si基板推進全垂直型肖特基二極體（SBD）和場效電晶體（FET）的試製和評估。
以上
關鍵字：
Patentix株式會社
Patentix株式會社（以下簡稱「本公司」）與株式會社JTEKT Thermo System共同開發並製造了支援6英吋晶圓的新型薄膜沉積設備，並成功在矽基板上沉積了下一代功率半導體材料金紅石型二氧化鍺(r-GeO₂)的單晶薄膜。
【背景】
金紅石型二氧化鍺（r-GeO₂）是一種下一代功率半導體材料，其帶隙（4.68eV）大於碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN），有望降低功率轉換所伴隨的能量損耗。
為實現r-GeO₂功率元件的實際應用，必須實現與功率元件生產線相容的6英吋或更大直徑的r-GeO₂基板。本公司一直致力於薄膜沉積技術的研究開發，包括開發適用於r-GeO₂沉積的獨特PhantomSVD法，並實現了在r-TiO₂基板整個表面沉積單晶r-GeO₂薄膜等。本公司曾在2025年7月的新聞稿中宣布成功在矽基板上製作r-GeO₂薄膜，而此次則成功沉積了功率元件應用不可或缺的r-GeO₂單晶薄膜。
【成果】
在上次的發布中，我們確立了在矽基板上沉積r-GeO₂薄膜的「基礎技術」。然而，要實現即使在關閉狀態下施加高電壓也不會損壞元件，且不會產生漏電流的功率元件，就必須使用原子排列規則的單晶r-GeO₂薄膜來製造元件。
此次，本公司與株式會社JTEKT Thermo System共同製造了採用本公司獨立開發的沉積方法（命名為「煙囪法」）的6英吋基板相容新型沉積設備。透過使用製造出的「煙囪法」沉積設備，我們成功在晶體結構和晶格常數與r-GeO₂差異很大的矽基板上沉積了r-GeO₂單晶薄膜。
如圖所示，透過電子背向散射繞射（EBSD）法進行分析，確認了在矽基板上沉積的r-GeO₂薄膜整體具有相同的晶體取向，即成功實現了矽基板上單晶r-GeO₂薄膜的異質磊晶生長。
圖：透過導電緩衝層在矽基板上沉積的r-GeO₂單晶薄膜的EBSD圖像
【EBSD分析結果】
1. **晶體取向一致性**：確認薄膜整體晶軸高度對齊，不存在多晶結構中常見的晶界。
2. **高逆極圖（IPF）映射精度**：在整個測量區域顯示均勻的色調，表明晶體品質高。
本公司採用導電緩衝層，以實現在晶體結構差異很大的矽基板上沉積r-GeO₂晶體薄膜。透過採用導電緩衝層，預計可以輕鬆實現功率元件中常見的垂直型元件結構。
透過將適用於垂直型元件的導電緩衝層技術與迄今累積的r-GeO₂沉積技術相結合，我們旨在實現「GeO₂ on Si基板」，並推動下一代半導體基板材料的社會實施，以實現低製造成本和高性能垂直型功率元件的兼顧。
【未來展望】
為實現早期市場進入，Patentix計劃利用此次的單晶r-GeO₂沉積技術，試製與功率元件生產線相容的6英吋大直徑r-GeO₂基板。此外，我們將推進r-GeO₂單晶薄膜的品質提升，並使用GeO₂ on Si基板推進全垂直型肖特基二極體（SBD）和場效電晶體（FET）的試製和評估。
以上
關鍵字：