随着新能源汽车、智能电网、轨道交通等高压场景快速发展，市场对高耐压、低损耗功率半导体器件需求持续增长。作为第四代半导体核心材料，氧化镓凭借低导通损耗、高耐压等优势，被视为下一代高压功率电子的战略材料，同时被纳入国家战略性新兴产业重点方向。
长期以来，氧化镓从材料优势走向量产芯片，高质量同质外延技术是其产业化的主要技术难点。在国际主流的氧化镓晶面上，外延生长极易出现缺陷，导致器件良率和实际耐压远低于理论预期，制约了行业规模化商用进程。
近日，三安光电联合西安电子科技大学宽禁带半导体国家工程研究中心、杭州镓仁半导体有限公司，在氧化镓同质外延技术取得关键突破。联合团队采用金属有机化学气相沉积方法，精准优化初始成核条件，成功抑制孪晶缺陷，已在2英寸衬底上获得高质量的同质外延层。测试结果表明：整片晶圆表面均方根粗糙度低于0.5nm，晶体质量与衬底相当，电子迁移率达到100cm²/(V•s)。
基于上述外延片，联合团队优先发展横向功率器件。相比于纵向结构需要导电衬底和厚外延、且面临氧化镓p型掺杂困难的固有挑战，横向器件可充分发挥半绝缘衬底隔绝漏电的优势，通过灵活设计栅漏间距来承受更高电压，同时与现有平面硅工艺高度兼容。在未使用特殊终端结构的情况下，该横向器件击穿电压达到1420V，开关比达10⁵，阈值电压均匀性超过91%，验证了从材料到器件的整体工艺水平。
目前，联合团队已具备2英寸氧化镓外延及器件制备能力，并拥有向6英寸及更大尺寸扩展的工艺基础。此次三安光电与西电、镓仁的产学研技术突破，为氧化镓在智能电网、新能源汽车等高压场景的落地应用提供了关键技术支撑，将有效推动第四代半导体技术商业化进程。
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