近日，浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心成功獲得首批氧化鎵單晶襯底，這是繼去年獲得體塊氧化鎵單晶之后取得的又一個重要進展，標志著科創(chuàng)中心在材料加工領域具備高水平研究的能力。

浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心研制的氧化鎵單晶襯底

這批氧化鎵單晶襯底由科創(chuàng)中心先進半導體研究院半導體材料研究室研制，導電類型為半絕緣型，尺寸達到25.4 mm，厚度約800 μm，表面粗糙度小于0.5 nm，高分辨X射線搖擺曲線測試測得半高峰寬為47.5 arcsec，衍射峰均勻對稱，單晶質量較好。以上關鍵技術指標已經(jīng)達到了領域內的先進水平。

氧化鎵單晶襯底的高分辨X射線搖擺曲線測試結果

半導體材料是半導體器件的基石。半導體器件的應用幾乎遍布所有的電子制造業(yè)，從傳統(tǒng)的通信、消費電子、工業(yè)控制到新興的新能源、高速鐵路、航空航天等領域。硅材料是當前半導體器件最為常用的材料，但是其性能已經(jīng)逐漸達到理論極限，寬禁帶半導體（碳化硅，氮化鎵以及氧化鎵）具備制作更高性能器件的潛力。

 

“十四五”規(guī)劃綱要在提及集成電路產(chǎn)業(yè)時，更是明確指出要加強“碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體發(fā)展”。

寬禁帶半導體具備高頻、高效、高功率、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強等優(yōu)越性能，是支撐新一代移動通信、新能源汽車、高速軌道列車、能源互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的重點核心材料和電子元器件。

 

作為一種超寬禁帶半導體材料，氧化鎵（β-Ga2O3）禁帶寬度達到4.9 eV，大于碳化硅（3.3 eV）和氮化鎵（3.4 eV），擊穿場強達到8 MV/cm，使用氧化鎵制作的半導體器件可以更薄、更輕、更耐高壓。目前，基于氧化鎵的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)最高擊穿電壓可達到8000V。

 

隨著近年來晶體生長技術的突破性進展，氧化鎵逐漸成為國際上半導體領域的研究熱點。由于氧化鎵單晶的易解理特性，其晶體加工難度大，目前常規(guī)的硅單晶加工方法不完全適用于氧化鎵。因此，氧化鎵單晶襯底的加工需要進一步優(yōu)化切磨拋工藝。高性能半導體器件的制作離不開高質量的襯底材料，科創(chuàng)中心先進半導體研究院的氧化鎵單晶襯底將為氧化鎵相關器件的研究提供有力的支持。

 

浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心先進半導體研究院（寬禁帶半導體材料與器件平臺）專注于寬禁帶半導體材料、器件和應用相關的研究。中國科學院楊德仁院士擔任平臺首席科學家，浙江大學盛況教授擔任研究院院長。

 

研究院以寬禁帶半導體材料、功率芯片的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化為核心，以封裝測試和應用技術作為服務支撐，重點突破寬禁帶半導體材料生長、寬禁帶半導體功率芯片的新型結構設計、先進工藝技術開發(fā)等關鍵技術瓶頸，解決一批半導體領域的“卡脖子”技術難題，推動半導體材料、芯片、集成封測產(chǎn)業(yè)化技術的快速發(fā)展，提高我國在寬禁帶半導體領域的國際競爭力和影響力。