第三代半導體，具有寬禁帶、高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率、良好的化學穩定性等特點，被業內譽為固態光源、電力電子、微波射頻器件的核心基礎技術—“核芯”以及光電子和微電子等IT產業的“新發動機” 。

光電領域是GaN應用最成熟的領域，包括顯示、背光、照明等，以GaN為基礎的半導體固態照明技術是21世紀初最成功的技術革命之一。GaN功率器件具備高開關頻率、耐高溫、低損耗等優勢，主要用于消費電子充電器、新能源充電樁、數據中心、衛星通訊、5G宏基站、微波雷達和預警探測等領域。

近日，第九屆國際第三代半導體論壇（IFWS）&第二十屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA）在廈門國際會議中心召開。期間，“氮化物襯底、外延生長及其相關設備技術分會“上，南京大學修向前教授做了“基于HVPE的氮化鎵單晶襯底設備與工藝技術”的主題報告，分享了氮化鎵單晶襯底制備技術與產業化技術的研究進展。

高質量單晶襯底可以為高性能器件提供晶格匹配和優良的熱傳輸特性，GaN同質外延相比異質外延具有更好的優勢，除了高性能以外還可以簡化垂直型結構器件的制備工藝流程等。缺乏高質量GaN襯底是制約高性能GaN器件應用發展的瓶頸。

當前，HVPE設備一直未實現商品化，涉及生長窗口窄可重復性差，異質外延成核困難；預反應/寄生反應、空間反應等嚴重，長時間生長速率不穩定；歧化反應，石英反應室管壁沉積嚴重，大量反應副產物氯化銨粉末。設備技術與生長工藝高度結合。

報告中介紹了大尺寸HVPE設備模擬與仿真、HVPE-GaN襯底材料技術、HVPE-GaN單晶襯底技術、HVPE-GaN襯底設備與材料技術、GaN單晶襯底剝離技術等研究進展。大尺寸HVPE設備模擬與仿真，采用有限元法對6英寸HVPE反應室內氣體的輸運現象進行模擬，以獲得最佳的工藝參數以同時滿足高生長速率和高均勻性的薄膜生長需求。大尺寸通用型HVPE國產化設備，高生長速率（>100μm/h）、高厚度均勻性（>95%）、自主成核、鎵源高利用率且長時間穩定供應、長壽命反應室、通用性強（GaN/Ga2O3 外延且互為襯底外延）。

報告指出，如何提高GaN襯底尺寸、成品率和產量從而降低襯底價格是主要難點。

審核編輯：劉清