鎵仁半導(dǎo)體 將參加FINE2026先進(jìn)半導(dǎo)體展，展位號(hào)N1C25，歡迎大家現(xiàn)場(chǎng)交流合作，參會(huì)參展具體請(qǐng)聯(lián)系：李蕊，13373875075(微信同號(hào))。
隨著新能源汽車、智能電網(wǎng)、軌道交通等領(lǐng)域?qū)Ω邏?、高效率功率器件需求不斷增長(zhǎng)，氧化鎵憑借超寬禁帶、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)和低導(dǎo)通損耗等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是繼硅、碳化硅、氮化鎵之后極具潛力的第四代半導(dǎo)體材料。近年來(lái)，氧化鎵在高壓電力電子領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，但其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程一直受到高質(zhì)量外延生長(zhǎng)技術(shù)的制約。
近日，三安光電聯(lián)合西安電子科技大學(xué)寬禁帶半導(dǎo)體國(guó)家工程研究中心以及杭州鎵仁半導(dǎo)體有限公司，在氧化鎵同質(zhì)外延技術(shù)方面取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化外延初始成核條件，有效抑制了氧化鎵外延生長(zhǎng)過(guò)程中容易出現(xiàn)的孿晶缺陷，在2英寸氧化鎵襯底上成功制備出高質(zhì)量同質(zhì)外延層。
測(cè)試結(jié)果顯示，所獲得的外延片表面均方根粗糙度低于0.5納米，晶體質(zhì)量與原始襯底基本一致，電子遷移率達(dá)到100 cm2/(V·s)，體現(xiàn)出良好的材料品質(zhì)和載流子輸運(yùn)性能，為后續(xù)高性能器件開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
在器件開發(fā)方面，團(tuán)隊(duì)優(yōu)先選擇橫向功率器件路線。相比縱向器件需要導(dǎo)電襯底和厚外延層、同時(shí)受制于氧化鎵P型摻雜難題，橫向器件能夠充分利用半絕緣襯底抑制漏電流，并通過(guò)優(yōu)化柵極與漏極間距實(shí)現(xiàn)更高耐壓，同時(shí)兼容現(xiàn)有平面硅工藝，具備較好的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。
基于自主制備的氧化鎵外延材料，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出橫向功率器件。在未采用特殊終端設(shè)計(jì)的條件下，器件擊穿電壓達(dá)到1420V，開關(guān)比達(dá)到10?，閾值電壓均勻性超過(guò)91%。這一結(jié)果表明，團(tuán)隊(duì)已實(shí)現(xiàn)從材料生長(zhǎng)到器件制造的全流程工藝協(xié)同優(yōu)化，驗(yàn)證了氧化鎵高壓功率器件的應(yīng)用潛力。
據(jù)了解，目前聯(lián)合團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建立起2英寸氧化鎵外延材料及器件研發(fā)制造能力，并具備向6英寸及更大尺寸晶圓擴(kuò)展的技術(shù)基礎(chǔ)。此次產(chǎn)學(xué)研合作實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)突破，不僅解決了氧化鎵產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中高質(zhì)量同質(zhì)外延這一核心難題，也為氧化鎵功率器件在新能源汽車、智能電網(wǎng)、軌道交通以及新能源裝備等高壓應(yīng)用場(chǎng)景中的推廣應(yīng)用提供了重要支撐。
作為國(guó)內(nèi)寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域的重要企業(yè)，湖南三安半導(dǎo)體近年來(lái)持續(xù)推進(jìn)碳化硅和氧化鎵等新一代半導(dǎo)體材料布局。此次氧化鎵同質(zhì)外延及器件技術(shù)取得突破，進(jìn)一步展現(xiàn)了其在寬禁帶半導(dǎo)體研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)積累，也有望加快我國(guó)第四代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的成熟與商業(yè)化落地。
