2025年10月，杭州鎵仁半導(dǎo)體有限公司(以下簡稱“鎵仁半導(dǎo)體”)在晶體生長技術(shù)上再次取得了突破性成果，基于自主研發(fā)的氧化鎵專用晶體生長設(shè)備，采用垂直布里奇曼法（VB法）成功實(shí)現(xiàn)了6英寸（010）面氧化鎵晶體生長，且等徑段長度超過40mm，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

圖1 鎵仁半導(dǎo)體VB法6英寸（010）面氧化鎵晶錠

（導(dǎo)電型）

圖2 鎵仁半導(dǎo)體VB法6英寸（010）面氧化鎵晶錠

等徑段長度

(010)面進(jìn)行氧化鎵生長的優(yōu)勢

在氧化鎵單晶襯底常見的主流晶面中，（010）襯底在物理特性和外延方面具有出色的表現(xiàn)：

1.（010）襯底熱導(dǎo)率最高，有利于提升功率器件性能；

2.（010）襯底具有較快的外延生長速率，外延匹配度好，是外延優(yōu)選晶面。

目前，鎵仁半導(dǎo)體已推出多款晶圓級(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法生長氧化鎵單晶的優(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。

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VB法的“鎵”速度

2024年9月，鎵仁半導(dǎo)體推出了自主研發(fā)的氧化鎵專用晶體生長設(shè)備，不僅能夠滿足氧化鎵生長所需的高溫和高氧環(huán)境，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。

圖3 鎵仁半導(dǎo)體氧化鎵專用VB法長晶設(shè)備

基于自研設(shè)備，鎵仁半導(dǎo)體在隨后的一年內(nèi)開啟了“鎵”速度：

2024.10

鎵仁半導(dǎo)體采用VB法成功生長出2英寸氧化鎵單晶，在國內(nèi)尚屬首次。

2025.01

鎵仁半導(dǎo)體采用VB法成功生長出4英寸氧化鎵單晶。

2025.10

鎵仁半導(dǎo)體采用VB法成功生長出6英寸氧化鎵單晶。

短短一年時(shí)間，鎵仁半導(dǎo)體VB法實(shí)現(xiàn)了從零開始到6英寸的突破，這不僅是鎵仁半導(dǎo)體研發(fā)團(tuán)隊(duì)不懈努力、刻苦攻關(guān)的結(jié)果，也是自研氧化鎵專用晶體生長設(shè)備獨(dú)特優(yōu)勢的體現(xiàn)。

正是憑借對(duì)自研設(shè)備性能的極致挖掘與工藝參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化，團(tuán)隊(duì)才能以“鎵”速度實(shí)現(xiàn)從零到6英寸的跨越，為下游器件研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)，有望推動(dòng)我國超寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)早日實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。