隨著新能源汽車、智能電網(wǎng)、軌道交通等高壓場景快速發(fā)展，市場對高耐壓、低損耗功率半導(dǎo)體器件需求持續(xù)增長。作為第四代半導(dǎo)體核心材料，氧化鎵憑借低導(dǎo)通損耗、高耐壓等優(yōu)勢，被視為下一代高壓功率電子的戰(zhàn)略材料，同時被納入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點方向。

長期以來，氧化鎵從材料優(yōu)勢走向量產(chǎn)芯片，高質(zhì)量同質(zhì)外延技術(shù)是其產(chǎn)業(yè)化的主要技術(shù)難點。在國際主流的氧化鎵晶面上，外延生長極易出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致器件良率和實際耐壓遠(yuǎn)低于理論預(yù)期，制約了行業(yè)規(guī)?；逃眠M程。

近日，三安光電聯(lián)合西安電子科技大學(xué)寬禁帶半導(dǎo)體國家工程研究中心、杭州鎵仁半導(dǎo)體有限公司，在氧化鎵同質(zhì)外延技術(shù)取得關(guān)鍵突破。聯(lián)合團隊采用金屬有機化學(xué)氣相沉積方法，精準(zhǔn)優(yōu)化初始成核條件，成功抑制孿晶缺陷，已在2英寸襯底上獲得高質(zhì)量的同質(zhì)外延層。測試結(jié)果表明：整片晶圓表面均方根粗糙度低于0.5nm，晶體質(zhì)量與襯底相當(dāng)，電子遷移率達(dá)到100cm2/(V?s)。

基于上述外延片，聯(lián)合團隊優(yōu)先發(fā)展橫向功率器件。相比于縱向結(jié)構(gòu)需要導(dǎo)電襯底和厚外延、且面臨氧化鎵p型摻雜困難的固有挑戰(zhàn)，橫向器件可充分發(fā)揮半絕緣襯底隔絕漏電的優(yōu)勢，通過靈活設(shè)計柵漏間距來承受更高電壓，同時與現(xiàn)有平面硅工藝高度兼容。在未使用特殊終端結(jié)構(gòu)的情況下，該橫向器件擊穿電壓達(dá)到1420V，開關(guān)比達(dá)10?，閾值電壓均勻性超過91%，驗證了從材料到器件的整體工藝水平。

目前，聯(lián)合團隊已具備2英寸氧化鎵外延及器件制備能力，并擁有向6英寸及更大尺寸擴展的工藝基礎(chǔ)。此次三安光電與西電、鎵仁的產(chǎn)學(xué)研技術(shù)突破，為氧化鎵在智能電網(wǎng)、新能源汽車等高壓場景的落地應(yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，將有效推動第四代半導(dǎo)體技術(shù)商業(yè)化進程。

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