杨德仁院士团队国际领先！100毫米(010) 面单晶氧化镓衬底问世

据了解，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。公司开创了氧化镓单晶生长新技术，拥有国际、国内发明专利十余项，突破了美国、德国、日本等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。

工艺原理：通过感应加热方式使炉膛内形成高于Ga₂O₃熔点的梯度温度场，将装有原料的坩埚缓慢下降进入高温炉膛，使原料完全形成熔液后，再以一定速度下拉坩埚，坩埚底部熔体率先结晶，并随着坩埚的移动，晶体逐渐拉长。

优势：坩埚材质为铂铑坩埚，成本较低，可在空气环境中进行，对炉膛内气氛要求不高，因此可以有效抑制氧化镓的分解。

劣势：β-Ga₂O₃的熔点与坩埚所能承受的极限温度接近，坩埚寿命低，晶体易被金属污染。

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氧化镓：“镓族”新势力

业内也普遍认为，氧化镓有望替代碳化硅和氮化镓成为新一代半导体材料的代表。目前，氧化镓已开启产业化。NCT预测氧化镓晶圆的市场到2030年度将扩大到约590亿日元（约合4.7亿美元）规模，而从日本富士经济对宽禁带功率半导体元件的全球市场预测来看，2030年氧化镓功率元件的市场规模将会达到1542亿日元（约合12.2亿美元），这个市场规模要比氮化镓功率元件的规模（约合8.6亿美元）还要大。

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国际布局与发展现状

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氧化镓的研发仍在路上！

4.1 技术的多元化与成熟化进程

氧化镓作为新型超宽禁带半导体材料，凭借其卓越的物化性能和广阔的应用前景，成为当下研究的焦点领域。目前，制备氧化镓单晶的技术呈现多元化，主要包括浮区法、垂直布里奇曼法、导模法以及提拉法等。其中，导模法因具备生长速率快、成本低以及晶体光学均匀性优良等突出优势，已然发展成为当前较为成熟且被广泛应用于实际生产中的技术之一。与此同时，垂直布里奇曼法和提拉法也处于不断发展的态势，通过持续优化工艺参数以及改进设备设计，逐渐攻克了晶体内部应力较大、生长良率较低等难题，有望在未来进一步提升氧化镓单晶的质量，为该技术的发展注入新的活力。

4.2 大尺寸单晶的创新发展

随着对高功率器件以及大规模集成电路需求的不断攀升，大尺寸氧化镓单晶的制备逐渐成为攻克的关键点。在国内，杭州镓仁半导体有限公司通过采用铸造法，成功制备出直径为 150mm 的氧化镓单晶，这一成果充分彰显了我国在氧化镓单晶制备技术领域的雄厚实力和取得的重大突破。展望未来，借助对生长工艺的深入优化以及设备的持续改进升级有望，进一步扩大氧化镓单晶的尺寸，进而满足日益增长的高功率器件的应用需求，为相关产业的发展提供坚实的材料基础。

4.3 成本把控与产业化发展

氧化镓单晶的制备成本是影响其在市场中竞争力的关键因素之一。现阶段，导模法和铸造法凭借相对较低的生产成本以及较高的生长效率，在降低氧化镓单晶成本方面发挥着至关重要的作用，是控制成本的关键核心技术手段。通过精心改进坩埚材料、优化生长工艺参数以及不断提升设备自动化水平等一系列措施，能够有效地降低氧化镓单晶的生产成本，提高其生产效益。此外，随着技术的不断成熟以及产业化进程的稳步推进，氧化镓单晶的市场供应将得到进一步保障，变得更加稳定可靠，也将有力地推动氧化镓单晶在电力电子、紫外探测等多个关键领域实现更广泛的应用拓展，为相关行业的技术进步和产业发展提供有力支持。