VB法4英寸氧化鎵單晶導電型摻雜

2025年1月，杭州鎵仁半導體有限公司（以下簡稱“鎵仁半導體”）基于自主研發的氧化鎵專用晶體生長設備進行工藝優化，采用垂直布里奇曼（VB）法成功實現4英寸氧化鎵單晶的導電型摻雜，為下游客戶提供更加豐富的產品選擇，助力行業發展。該VB法氧化鎵長晶設備及工藝包已全面開放銷售。

【圖1】鎵仁半導體VB法4英寸導電型氧化鎵單晶底面

【圖2】 鎵仁半導體VB法4英寸導電型氧化鎵單晶頂面

2025年1月，鎵仁半導體在VB法氧化鎵單晶生長方面實現了直徑4英寸的突破【鎵仁半導體成功制備VB法(非銥坩堝)4英寸氧化鎵單晶】，之后在此基礎上進一步開展導電型摻雜工作，研發團隊僅用一爐次即實現了4英寸導電型氧化鎵單晶生長，且長晶結果可穩定重復。這充分說明了，鎵仁半導體自研氧化鎵專用晶體生長設備及其配套的晶體生長工藝，在VB法氧化鎵單晶生長方面具有高適配性、高穩定性、高容錯率的優勢。

本次生長4英寸導電型氧化鎵單晶仍沿用了細籽晶誘導+錐面放肩技術，籽晶與晶體軸向平行于[010]晶向，可加工4英寸（010）面襯底。

導電型（010）面襯底具有以下優勢：

1、導電型（010）襯底具有優良的電學性能和高熱導率，為器件設計提供了更多的靈活性，能夠實現更好的電學性能和熱管理，適合SBD等高功率器件的應用；

2、（010）面襯底具有較快的外延生長速率，有利于厚膜外延，是外延優選晶面。目前，鎵仁半導體已推出晶圓級(010)氧化鎵單晶襯底產品，該產品面向科研市場，滿足科研領域對(010)襯底的需求，促進業內產學研協同合作。

VB法的優勢

VB法在氧化鎵單晶生長方面具有顯著優勢，正成為行業的新寵，國內外氧化鎵襯底制造商均已開始著手布局。【國外頭部襯底廠商VB法長晶成果鏈接：https://www.novelcrystal.co.jp/eng/2023/2340/】

優勢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，提升晶體質量。

優勢4：VB法溫度梯度小，因晶體熱應力誘生的位錯數量少，晶體質量高。

優勢5：VB法晶體在坩堝內生長，晶體直徑即坩堝直徑，因此無需控制晶體直徑，技術難度低且穩定性高，易實現自動化控制。

鎵仁半導體自研氧化鎵專用晶體生長設備2.0版

2024年9月，鎵仁半導體推出了首臺自研氧化鎵專用晶體生長設備【重磅發布 | 鎵仁半導體推出氧化鎵專用晶體生長設備】，不僅能夠滿足氧化鎵生長對高溫和高氧環境的需求，而且能夠進行全自動化晶體生長，減少了人工干預，顯著提高了生產效率和晶體質量。

鎵仁半導體研發團隊基于初代設備進行了迭代升級，通過優化自動控溫系統與內部熱場結構，不僅擴大了晶體尺寸、提高了晶體生長穩定性，還大大降低了晶體生長成本、提高了設備使用壽命，在氧化鎵晶體生長及產業化方面具有突出優勢。此外，該設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，以適應不斷發展的外延技術和器件需求。

鎵仁半導體氧化鎵專用晶體生長設備2.0版的問世將助力國內氧化鎵行業再上新臺階。鎵仁半導體也可以提供多種晶面的生長工藝文件，實現高度個性化的產品定制，滿足高校、科研院所、企業客戶對氧化鎵晶體生長的科研、生產等各項需求。