日本企业EDP（イーディーピー）于5月27日宣布，在金刚石半导体领域成功开发出可对应2英寸晶圆的大尺寸“马赛克晶体（Mosaic Crystal）”，为金刚石功率半导体迈向量产化提供了关键基础。

行业背景

金刚石因具有极高的热导率、优异的耐高压特性以及低损耗潜力，被视为下一代功率半导体的重要候选材料之一。不过，利用微波等离子体CVD法生长金刚石单晶时，大尺寸化一直是行业难题。

由于现有半导体制造工艺普遍以圆形晶圆为基础，因此实现至少2英寸（直径50mm）的晶圆尺寸，被认为是走向产业化的最低门槛。为解决这一问题，EDP采用了“马赛克结构”方案，即将多个单晶横向拼接，实现大面积晶体制备。

开发进展

此次开发出的晶体尺寸约为53mm×53mm，由4块25mm级单晶拼接而成。在开发过程中，最大的挑战来自晶体接合处的应力问题，容易导致裂纹甚至破裂。随着晶体面积增大，这一问题愈发明显。EDP表示，目前已成功克服该问题，并实现了2英寸晶圆对应的大面积马赛克晶体。

与此同时，公司还改进了大尺寸晶体的抛光技术，使晶体表面大部分区域达到约5nm级的表面粗糙度，可作为后续生长用的“母晶”使用。

抛光后53mm x 53mm马赛克单晶

未来，EDP计划从该53mm级晶体中切割出直径50mm的圆形晶圆，并通过离子注入复制技术批量制备子晶体，再结合激光加工推进2英寸晶圆量产。公司表示，相关工艺此前已在多种基板和晶圆制造中积累经验，因此有望顺利实现产业化。

抛光工艺是主要挑战

按照规划，公司将先行批量生产母晶。如果进展顺利，预计将在2026财年下半年建立2英寸晶圆量产体系。

不过，抛光工艺仍是当前主要挑战之一。EDP指出，2英寸晶圆的加工时间约为1英寸产品的10倍，未来还需要通过设备大型化等方式提升效率，公司也计划通过后续融资推动相关设备开发。

粉体圈Coco编译