鎵仁半導(dǎo)體成功制備VB法(非銥坩堝)4英寸氧化鎵單晶

2025年1月，杭州鎵仁半導(dǎo)體有限公司（以下簡稱“鎵仁半導(dǎo)體”）在氧化鎵晶體生長領(lǐng)域再次取得新進(jìn)展，通過對自主研發(fā)的氧化鎵專用晶體生長設(shè)備進(jìn)行迭代優(yōu)化升級，采用垂直布里奇曼（VB）法成功生長出4英寸氧化鎵單晶，這是國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)突破。該型VB法氧化鎵長晶設(shè)備及工藝包全面開放銷售。

【圖1??鎵仁半導(dǎo)體VB法4英寸氧化鎵單晶底面】

值得一提的是，本次鎵仁半導(dǎo)體采用了細(xì)籽晶誘導(dǎo)+錐面放肩技術(shù)來生長4英寸氧化鎵單晶，相較于無籽晶自發(fā)成核和等徑籽晶技術(shù)，更容易確保晶體質(zhì)量。其中，籽晶與晶體軸向平行于[010]晶向，可加工4英寸(010)面襯底。在此之前，鎵仁半導(dǎo)體經(jīng)歷了從等徑籽晶生長2英寸單晶到細(xì)籽晶誘導(dǎo)+錐面放肩技術(shù)生長2英寸單晶的研發(fā)過程，最終確定了細(xì)籽晶誘導(dǎo)+錐面放肩的路線，并實(shí)現(xiàn)了4英寸單晶生長的突破。

在氧化鎵單晶襯底常見的主流晶面中，（010）襯底在物理特性和外延方面具有出色的表現(xiàn)。首先，（010）襯底熱導(dǎo)率最高，有利于提升功率器件性能；第二，（010）襯底具有較快的外延生長速率，外延匹配度好，是外延優(yōu)選晶面。

目前，鎵仁半導(dǎo)體已推出晶圓級(010)氧化鎵單晶襯底產(chǎn)品，該產(chǎn)品面向科研市場，滿足科研領(lǐng)域?qū)?010)襯底的需求，促進(jìn)業(yè)內(nèi)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同合作。

VB法在氧化鎵單晶生長方面具有顯著優(yōu)勢，正成為行業(yè)的新寵，國內(nèi)外氧化鎵襯底制造商均已開始著手布局。

優(yōu)勢1：VB法適用于生長軸向平行于[010]晶向的氧化鎵單晶，有利于加工出大尺寸(010)面單晶襯底。

優(yōu)勢2：VB法不使用貴金屬銥坩堝，無需考慮坩堝的氧化損耗，與常見使用銥坩堝的生長方法相比，成本大幅降低。

優(yōu)勢3：VB法可采用空氣氣氛生長單晶，能夠有效抑制氧化鎵的高溫分解，減少因坩堝腐蝕晶體中的夾雜物等缺陷，提升晶體質(zhì)量。

優(yōu)勢4：VB法溫度梯度小，因晶體熱應(yīng)力誘生的位錯(cuò)數(shù)量少，晶體質(zhì)量高。

優(yōu)勢5：VB法晶體在坩堝內(nèi)生長，晶體直徑即坩堝直徑，因此無需控制晶體直徑，技術(shù)難度低且穩(wěn)定性高，易實(shí)現(xiàn)自動化控制。

2024年9月，鎵仁半導(dǎo)體推出了首臺自研氧化鎵專用晶體生長設(shè)備，不僅能夠滿足氧化鎵生長對高溫和高氧環(huán)境的需求，而且能夠進(jìn)行全自動化晶體生長，減少了人工干預(yù)，顯著提高了生產(chǎn)效率和晶體質(zhì)量。

鎵仁半導(dǎo)體研發(fā)團(tuán)隊(duì)基于初代設(shè)備進(jìn)行了迭代優(yōu)化升級，通過優(yōu)化自動控溫系統(tǒng)與內(nèi)部熱場結(jié)構(gòu)，不僅擴(kuò)大了晶體尺寸、提高了晶體生長穩(wěn)定性，而且降低了晶體生長成本、提高了設(shè)備使用壽命，在氧化鎵晶體生長及產(chǎn)業(yè)化方面具有突出優(yōu)勢。此外，該設(shè)備通過工藝控制可獲得多種不同晶面的大尺寸單晶，且支持向更大尺寸單晶的升級，以適應(yīng)不斷發(fā)展的外延技術(shù)和器件需求。

鎵仁半導(dǎo)體氧化鎵專用晶體生長設(shè)備2.0版的問世將助力國內(nèi)氧化鎵行業(yè)再上新臺階。鎵仁半導(dǎo)體也可以提供多種晶面的生長工藝文件，實(shí)現(xiàn)高度個(gè)性化的產(chǎn)品定制，滿足高校、科研院所、企業(yè)客戶對氧化鎵晶體生長的科研、生產(chǎn)等各項(xiàng)需求。

杭州鎵仁半導(dǎo)體有限公司成立于2022年9月，是一家專注于氧化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的科技型企業(yè)。公司開創(chuàng)了氧化鎵單晶生長新技術(shù)，擁有國際、國內(nèi)發(fā)明專利十余項(xiàng)，突破了西方國家在氧化鎵襯底材料上的壟斷和封鎖。鎵仁半導(dǎo)體立足于解決國家重大需求，將深耕于氧化鎵上游產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)創(chuàng)新，努力為我國的電力電子等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供產(chǎn)品保障。