镓仁半导体成功实现VB法4英寸氧化镓单晶导电掺杂

VB法4英寸氧化镓单晶导电型掺杂

2025年1月，杭州镓仁半导体有限公司（以下简称“镓仁半导体”）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，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。

【图1】镓仁半导体VB法4英寸导电型氧化镓单晶底面

【图2】 镓仁半导体VB法4英寸导电型氧化镓单晶顶面

2025年1月，镓仁半导体在VB法氧化镓单晶生长方面实现了直径4英寸的突破【镓仁半导体成功制备VB法(非铱坩埚)4英寸氧化镓单晶】，之后在此基础上进一步开展导电型掺杂工作，研发团队仅用一炉次即实现了4英寸导电型氧化镓单晶生长，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。

本次生长4英寸导电型氧化镓单晶仍沿用了细籽晶诱导+锥面放肩技术，籽晶与晶体轴向平行于[010]晶向，可加工4英寸（010）面衬底。

导电型（010）面衬底具有以下优势：

1、导电型（010）衬底具有优良的电学性能和高热导率，为器件设计提供了更多的灵活性，能够实现更好的电学性能和热管理，适合SBD等高功率器件的应用；

2、（010）面衬底具有较快的外延生长速率，有利于厚膜外延，是外延优选晶面。目前，镓仁半导体已推出晶圆级(010)氧化镓单晶衬底产品，该产品面向科研市场，满足科研领域对(010)衬底的需求，促进业内产学研协同合作。

VB法的优势

VB法在氧化镓单晶生长方面具有显著优势，正成为行业的新宠，国内外氧化镓衬底制造商均已开始着手布局。【国外头部衬底厂商VB法长晶成果链接：https://www.novelcrystal.co.jp/eng/2023/2340/】

优势1：VB法适用于生长轴向平行于[010]晶向的氧化镓单晶，有利于加工出大尺寸（010）面单晶衬底。

优势2：VB法不使用贵金属铱坩埚，无需考虑坩埚的氧化损耗，与常见使用铱坩埚的生长方法相比，成本大幅降低。

优势3：VB法可采用空气气氛生长单晶，能够有效抑制氧化镓的高温分解，减少因坩埚腐蚀晶体中的夹杂物等缺陷，提升晶体质量。

优势4：VB法温度梯度小，因晶体热应力诱生的位错数量少，晶体质量高。

优势5：VB法晶体在坩埚内生长，晶体直径即坩埚直径，因此无需控制晶体直径，技术难度低且稳定性高，易实现自动化控制。

镓仁半导体自研氧化镓专用晶体生长设备2.0版

2024年9月，镓仁半导体推出了首台自研氧化镓专用晶体生长设备【重磅发布 | 镓仁半导体推出氧化镓专用晶体生长设备】，不仅能够满足氧化镓生长对高温和高氧环境的需求，而且能够进行全自动化晶体生长，减少了人工干预，显著提高了生产效率和晶体质量。

镓仁半导体研发团队基于初代设备进行了迭代升级，通过优化自动控温系统与内部热场结构，不仅扩大了晶体尺寸、提高了晶体生长稳定性，还大大降低了晶体生长成本、提高了设备使用寿命，在氧化镓晶体生长及产业化方面具有突出优势。此外，该设备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。

镓仁半导体氧化镓专用晶体生长设备2.0版的问世将助力国内氧化镓行业再上新台阶。镓仁半导体也可以提供多种晶面的生长工艺文件，实现高度个性化的产品定制，满足高校、科研院所、企业客户对氧化镓晶体生长的科研、生产等各项需求。