4月10日，在2024武汉九峰山论坛上，西安电子科技大学郝跃院士、张进成教授课题组李祥东团队与广东致能科技联合攻关，展示了全球首片8英寸蓝宝石基GaN HEMTs晶圆。通过调控外延工艺，外延片不均匀性控制在4%以内，所制备的HEMTs器件的cp测试良率超过95%，击穿电压突破了2000V。
source：致能科技
而在今年1月，致能科技还与郝跃院士、张进成教授团队等合作攻关，通过采用致能科技的薄缓冲层AlGaN/GaN外延片，成功在6英寸蓝宝石衬底上实现了1700V GaN HEMTs器件。
据介绍，近年来，蓝宝石衬底技术路线已被广泛认为是实现1200-3300V GaN HEMTs的首选方案。随着8英寸蓝宝石衬底制备工艺的日趋成熟和大批量出货，其单片价格将快速跌破1000元人民币。届时，叠加超薄缓冲层和简单场板设计等优势，蓝宝石基GaN HEMTs晶圆成本有望进一步降低，并将对现有Si MOSFET、IGBT以及SiC MOSFET产生强烈冲击。
据悉，蓝宝石GaN晶圆是一种先进的半导体材料，它结合了GaN的优异电子特性和蓝宝石衬底的高热导性。这种材料在高频、高功率和高温度应用中表现出色，尤其是在光电子和功率电子领域。然而，由于蓝宝石和GaN的结晶常数不同，这种材料的生产面临一些技术挑战，例如缺陷密度较高和无法形成满足高电压、大电流要求的器件。
为了攻克技术难题，研究人员和企业已经开发出了多种生长GaN结晶的方法。其中，氢化物气相外延法（HVPE）是一种常见的方法，它能够在高温下快速生长GaN结晶，但也可能导致晶圆翘曲和缺陷。另一种方法是氨热法，它通过提高氨的温度和压力，使GaN多结晶在超临界状态下溶解，然后在GaN种晶上沉淀出单晶，这种方法可以生成高质量的单结晶，但在生长大尺寸晶圆方面仍需时间积累。
尽管存在技术挑战，但近年来产业界在GaN晶圆的技术研发方面已经取得了显著进展。例如，日本大阪大学和丰田合成株式会社合作研发的新技术，结合了钠助溶剂法和点籽晶法，成功制造出了高质量、低成本的体块式GaN晶圆，这种方法有望实现大尺寸晶圆的生产，并且已经成功制成了6英寸和10英寸的GaN衬底。这些进展表明，GaN晶圆的生产技术正在不断成熟。（集邦化合物半导体Zac整理）
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