VB法4英寸氧化鎵單晶導(dǎo)電型摻雜

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”）基于自主研發(fā)的氧化鎵專用晶體生長設(shè)備進(jìn)行工藝優(yōu)化，采用垂直布里奇曼（VB）法成功實(shí)現(xiàn)4英寸氧化鎵單晶的導(dǎo)電型摻雜，為下游客戶提供更加豐富的產(chǎn)品選擇，助力行業(yè)發(fā)展。該VB法氧化鎵長晶設(shè)備及工藝包已全面開放銷售。

【圖1】鎵仁半導(dǎo)體VB法4英寸導(dǎo)電型氧化鎵單晶底面

【圖2】 鎵仁半導(dǎo)體VB法4英寸導(dǎo)電型氧化鎵單晶頂面

2025年1月，鎵仁半導(dǎo)體在VB法氧化鎵單晶生長方面實(shí)現(xiàn)了直徑4英寸的突破【鎵仁半導(dǎo)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(chǔ)上進(jìn)一步開展導(dǎo)電型摻雜工作，研發(fā)團(tuán)隊(duì)僅用一爐次即實(shí)現(xiàn)了4英寸導(dǎo)電型氧化鎵單晶生長，且長晶結(jié)果可穩(wěn)定重復(fù)。這充分說明了，鎵仁半導(dǎo)體自研氧化鎵專用晶體生長設(shè)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(wěn)定性、高容錯(cuò)率的優(yōu)勢。

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

導(dǎo)電型（010）面襯底具有以下優(yōu)勢：

1、導(dǎo)電型（010）襯底具有優(yōu)良的電學(xué)性能和高熱導(dǎo)率，為器件設(shè)計(jì)提供了更多的靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的電學(xué)性能和熱管理，適合SBD等高功率器件的應(yīng)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(yōu)選晶面。目前，鎵仁半導(dǎo)體已推出晶圓級(jí)(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法的優(yōu)勢

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。【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(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(dòng)化控制。

鎵仁半導(dǎo)體自研氧化鎵專用晶體生長設(shè)備2.0版

2024年9月，鎵仁半導(dǎo)體推出了首臺(tái)自研氧化鎵專用晶體生長設(shè)備【重磅發(fā)布 | 鎵仁半導(dǎo)體推出氧化鎵專用晶體生長設(shè)備】，不僅能夠滿足氧化鎵生長對(duì)高溫和高氧環(huán)境的需求，而且能夠進(jìn)行全自動(dòng)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)行了迭代升級(jí)，通過優(yōu)化自動(dòng)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，還大大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(jí)，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(tái)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(duì)氧化鎵晶體生長的科研、生產(chǎn)等各項(xiàng)需求。