近期，北京銘鎵半導體有限公司（以下簡稱：銘鎵半導體）使用導模法成功制備了高質量4英寸（001）主面氧化鎵（β-Ga2O3）單晶，完成了4英寸氧化鎵晶圓襯底技術突破，并且進行了多次重復性實驗，成為國內首個掌握第四代半導體氧化鎵材料4英寸（001）相單晶襯底生長技術的產業(yè)化公司。
銘鎵半導體獲突破
據(jù)晶片測試分析，其結晶質量和加工技術也保持在產品級標準。勞厄測試衍射斑點清晰、對稱，說明晶體單晶性良好，無孿晶，XRD顯示晶面（001）面半峰全寬低至72arcsec，加工后晶片表面粗糙度AFM(Rq)低至0.5nm。
單晶晶片RMS：0.490nm（Source：銘鎵半導體）
晶片的搖擺曲線半高寬：72arcsec（Source：銘鎵半導體）
穩(wěn)態(tài)氧化鎵晶體為單斜結構，存在（100）和（001）兩個解理面，就生長工藝而言，主面為（100）晶相氧化鎵晶體更易于生長，主面為（001）晶體的生長工藝卻要求極高的工藝過程控制，就加工工藝而言，相同加工條件下（001）面表面質量和成品率更優(yōu)，（100）面極易解理破碎，難以實現(xiàn)高效高表面質量加工。
從應用端來看，主面（001）晶相氧化鎵更適于功率半導體器件的使用，因此控制生長主面（001）晶相氧化鎵晶體難度大，但卻極具產業(yè)化價值，抑或說不具備大尺寸主面（001）晶相氧化鎵晶體的生長工藝，氧化鎵市場應用端推動過程將極為困難。
同時，公司光學晶體已完成中試，開始轉型規(guī)?；慨a，其生產的摻雜人工光學晶體已獲得國內國外客戶的廣泛認可，另外磷化銦多晶材料產線也已上線運營，完成重點客戶認證工作，并獲得客戶的長期穩(wěn)定性訂單。
銘鎵半導體成立于2020年，專注于新型超寬禁帶半導體材料氧化鎵單晶、外延襯底和高頻大功率器件的制造，是國內較早將半導體氧化鎵材料產業(yè)化落地的企業(yè)之一，為國內外從事氧化鎵后端器件開發(fā)的研究機構和企業(yè)提供上游材料保障。
氧化鎵是“何方神圣”？
氧化鎵，是繼Si、SiC及GaN后的第四代寬禁帶半導體材料，以β-Ga2O3單晶為基礎材料的功率器件具有更高的擊穿電壓與更低的導通電阻，從而擁有更低的導通損耗和更高的功率轉換效率，在功率電子器件方面具有極大的應用潛力。
氧化鎵未來主要應用于通信、雷達、航空航天、高鐵動車、新能源汽車等領域的輻射探測領域的傳感器芯片，以及在大功率和超大功率芯片。
雖然目前還處于研發(fā)階段，但各國半導體企業(yè)都在爭相布局氧化鎵。
國內外企業(yè)爭相布局
國際方面，日本較為領先。早在2008年，京都大學的藤田教授就發(fā)布了氧化鎵深紫外線檢測和Schottky Barrier Junction、藍寶石（Sapphire）晶圓上的外延生長（Epitaxial Growth）等研發(fā)成果。
2012年，日本率先實現(xiàn)2英寸氧化鎵材料的突破，NCT氧化鎵材料尺寸可達到6英寸；2015年，推出了高質量氧化鎵單晶襯底，2016年又推出了同質外延片，此后基于氧化鎵材料的器件研究成果開始爆發(fā)式出現(xiàn)，各國開始爭相布局。
國內方面，2017年，科技部高新司從出臺的重點研發(fā)計劃，把“氧化鎵”列入到其中；2018年，北京市科委對前沿新材料率先開展了研究工作，并且把“氧化鎵”列為重點項目。
據(jù)了解，目前我國從事氧化鎵材料和器件研究單位，主要是中電科46所、西安電子科技大學、山東大學、上海光機所、上海微系統(tǒng)所、復旦大學、南京大學等高校及科研院所；企業(yè)方面有銘鎵半導體、深圳進化半導體、北京鎵族科技、杭州富加鎵業(yè)等。（文：集邦化合物半導體 Cecilia整理）
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