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【会员新闻】CASICON重庆站丨镓仁半导体董事长张辉：大尺寸高质量氧化镓单晶材料进展
日期：2025-03-07阅读：211
在众多宽禁带半导体中，氧化镓是唯一可用常压、传统熔体法做大尺寸晶体的宽禁带半导体，具有生长速度快（1~2个数量级）、大规模量产成本低、可做高质量大尺寸晶体等优点。与SiC、GaN相比，氧化镓具有更大的禁带宽度、击穿场强、巴利加优值，制作的功率器件具有更高的工作电压、功率，以及更小的导通电阻和功耗。氧化镓的硬度（6）与硅的硬度接近，可以用硅成熟的加工设备和技术（金刚线切割，CMP），具有高的加工效率和成品率，可显著降低成本。氧化镓已成为功率器件领域的“卡脖子”材料。
近日，由第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）与三安光电股份有限公司共同主办的“2025功率半导体制造及供应链高峰论坛”在重庆山城国际会议中心盛大召开。论坛围绕功率半导体制造及供应链中的诸多关键问题，多方优势力量强强联合，院士领衔，专家齐聚，携手促进功率半导体全产业链协同发展。
张 辉
浙江大学教授、杭州镓仁半导体有限公司董事长
期间 ，“分论坛二：氮化镓及其他功率半导体技术及应用“上，浙江大学教授、杭州镓仁半导体有限公司董事长张辉，带来了“大尺寸高质量氧化镓单晶材料进展”主题报告，分享了氧化镓单晶生长技术、直拉、铸造及VB单晶生长研发等最新进展。报告指出，氧化镓晶体生长方法种类繁多，铸造和VB法在尺寸、成本、质量等诸多方面，均展现出规模产业化的极大潜力。
其团队研究开发的铸造法等技术已成功实现多种晶向，不同掺杂，大尺寸（6英寸）氧化镓晶体的生长，可满足各种外延，器件需求。根据测算，其现有技术量产后就可以将6英寸衬底成本做到2000元以下，进一步降低成本将会在2~3年内完成，为产业提供高质量、廉价衬底。高质量、低成本的衬底可以辅助同行攻克一些关键问题，比如缺陷行为、p型掺杂、大面积大电流器件。氧化镓的产业化进程将逐渐加速，衬底、外延、器件、应用的结合应更为紧密，实现超越。
关于镓仁半导体
杭州镓仁半导体有限公司成立于2022年9月，是一家专注于氧化镓等宽禁带半导体材料研发、生产和销售的科技型企业。镓仁半导体依托浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室和浙江大学杭州国际科创中心，已建成以中国科学院院士为首席顾问，具备丰富行业经验的研发、生产、运营团队。公司开创了氧化镓单晶生长新技术，获得 14 项国际、国内发明专利，打破了西方国家在氧化镓衬底材料上的垄断和封锁。镓仁半导体立足于解决国家重大需求，将深耕于氧化镓上游产业链的持续创新，努力为我国的电力电子等产业的发展提供产品保障。
镓仁半导体引领行业创新，采用自主研发的铸造法等单晶生长技术，实现6英寸氧化镓单晶衬底和晶圆级（010）单晶衬底的生产技术突破，并开发了首台包含工艺包的氧化镓专用VB长晶设备。公司已掌握氧化镓生长、加工、外延等全链条的核心技术，为客户提供拥有完全自主知识产权的大尺寸高质量氧化镓产品及设备。
部分产品简介
氧化镓专用VB法长晶设备
镓仁半导体此次推出的氧化镓专用晶体生长设备满足氧化镓生长所需的高温和高氧环境。设备采用非铱（Ir）坩埚材料，可在空气气氛下工作。研发团队自主设计了独特的复合测温技术和控温算法，确保晶体生长过程的稳定性、均匀性和一致性。该设备实现了全自动化晶体生长流程，减少了人工干预，显著提高了生产效率和晶体质量。通过该设备制备的氧化镓晶体为柱状外形，通过工艺控制可获得多种不同晶面的大尺寸单晶，且支持向更大尺寸单晶的升级，以适应不断发展的外延技术和器件需求。
VB法导电型4英寸氧化镓单晶
杭州镓仁半导体有限公司基于自主研发的氧化镓专用晶体生长设备进行工艺优化，采用垂直布里奇曼（VB）法成功实现4英寸氧化镓单晶的导电型掺杂，且长晶结果可稳定重复，这充分说明了，镓仁半导体自研氧化镓专用晶体生长设备及其配套的晶体生长工艺，在VB法氧化镓单晶生长方面具有高适配性、高稳定性、高容错率的优势，为下游客户提供更加丰富的产品选择，助力行业发展。该VB法氧化镓长晶设备及工艺包已全面开放销售。
6英寸UID氧化镓衬底
杭州镓仁半导体有限公司采用自主开创的铸造法成功制备了高质量6英寸非故意掺杂及导电型氧化镓(β-Ga2O3)单晶，并加工获得了6英寸氧化镓衬底片，成为国内首个掌握6英寸氧化镓单晶衬底制备技术的产业化公司。
