2024年10月，浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室孵化企业杭州镓仁半导体有限公司利用自主研发的第二代铸造法技术，成功生长出超厚6英寸氧化镓单晶，晶锭厚度可达20mm以上！
超厚6英寸氧化镓单晶
氧化镓作为一种新型的超宽禁带半导体材料，因其卓越的电学特性，正成为半导体领域最受关注的材料之一。氧化镓单晶衬底产品主要应用于面向国家电网、新能源汽车、轨道交通、5G通信等领域的电力电子器件，其中以高压大功率器件为主要应用领域。对比目前主流的第三代半导体材料碳化硅，氧化镓在制作功率器件时可以实现更高的工作电流和电压，同时具有更小的导通电阻和功耗。
然而氧化镓单晶材料的价格始终居高不下，同样尺寸的单晶衬底售价是碳化硅的10倍以上，这严重阻碍了氧化镓相关器件技术的大规模应用。为了降低氧化镓单晶衬底成本，提高单晶晶锭厚度是最直接有效的方法。目前，对于满足6英寸及以上大尺寸氧化镓单晶生长的方法，超厚单晶仍然是一个较难实现的问题。
经过一年多的研发攻关，镓仁半导体的研发团队通过对铸造法技术进行重大改进，终于生长出20mm以上的氧化镓单晶。据了解，在同等直径下单晶晶锭厚度达到国际领先，是导模法（EFG）晶锭厚度的2-3倍。同时，结合镓仁半导体的超薄衬底加工技术单个晶锭出片量可以达到原有的3-4倍，单片成本较原来可降低70%以上。此外，提高氧化镓单晶晶锭厚度，更有利于制备各种晶向以及斜切角度的大尺寸衬底（6英寸4度斜切需要约12mm厚晶锭）满足下游不同外延和器件环节的特殊需求。
杭州镓仁半导体有限公司将在首席顾问杨德仁院士的指导下，持续开展自主创新工作，不断迭代提升铸造法技术，生长更大尺寸以及更大厚度的氧化镓单晶，进一步开发氧化镓单晶的加工及缺陷控制技术，实现装备制造、晶体生长、衬底加工的技术闭环，逐步突破更低成本、更高质量的大尺寸氧化镓单晶衬底，助力实现氧化镓技术的大规模应用。
文章来源：镓仁半导体
