β相氧化鎵同質外延片是在β相氧化鎵單晶襯底上外延生長β相氧化鎵材料組成的外延片。外延生長是一種有效的單晶薄膜生長方法,新生長出的單晶層稱為外延層。根據外延層與襯底材料關系不同,外延生長分為同質外延和異質外延,其中同質外延是指在相同的半導體材料或具有相同晶體結構的襯底上生長外延層,即外延層與襯底為同一種材料。
氧化鎵(Ga2O3)是代表性第四代半導體(寬禁帶半導體)之一,分為α相氧化鎵(α Ga2O3)、β相氧化鎵(β Ga2O3)、γ相氧化鎵(γ Ga2O3)、δ相氧化鎵(δ Ga2O3)、ε相氧化鎵(ε Ga2O3)、κ相氧化鎵(κ Ga2O3,瞬態相)六種結晶形態,其中β相氧化鎵最為穩定。β相氧化鎵晶胞屬于單斜晶系,具有性質穩定、超寬半導體帶隙、高擊穿電場、易制備、抗輻照等特點。
外延生長是提高半導體器件性能和成品率的關鍵技術之一,同質外延片可通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、化學氣相沉積(CVD)、分子束外延(MBE)等方法生長。同質外延技術的應用,使得β相氧化鎵同質外延片性能進一步提升。
根據新思界產業研究中心發布的《
2025-2030年β相氧化鎵同質外延片行業市場深度調研及投資前景預測分析報告》顯示,β相氧化鎵是目前國內外在研主要結晶形態,日本在該領域處于領先水平,其于2016年推出了氧化鎵同質外延片。日本β相氧化鎵同質外延片相關企業及單位包括日本Flosfia、日本NCT、京都大學、田村制作所等。
我國β相氧化鎵同質外延片相關研制企業包括是杭州鎵仁半導體有限公司(杭州鎵仁)、中電科46所、北京鎵族科技有限公司、杭州富加鎵業科技有限公司等,杭州鎵仁開創了氧化鎵電晶生長新技術,通過自主研發的氧化鎵專用晶體生長設備、采用垂直布里奇曼(VB)法成功生長出4英寸氧化鎵單晶。2025年1月,杭州鎵仁牽頭申請立項《氧化鎵單晶位錯密度測試方法》、《β相氧化鎵同質外延片》兩項團體標準。
新思界
行業分析人士表示,β相氧化鎵同質外延片是小型化、高功率半導體器件的理想材料,在光電探測器、電力電子、5G通信、新能源、工業自動化等領域應用前景廣闊。我國開展氧化鎵研究已有十余年,但研究更集中科研,產業化進程較日本更緩慢。近年來,隨著氧化鎵被列入十四五重點研發計劃、布局企業增加,β相氧化鎵同質外延片等科技成果轉化速度加快,產業化進程將不斷推進。
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