PCIM论坛 | 超宽禁带半导体前沿技术论坛，聚焦第四代半导体前沿材料产业革新与技术突破

包括氧化镓，金刚石和氮化铝在内的超宽禁带半导体具有禁带宽度宽，击穿电场高，抗辐射能力强等特点，在高温、高压和高辐射等极端环境下的应用方面具有显著优势。目前超宽带隙半导体的挑战主要集中在材料性能的提升，掺杂和缺陷的调控以及成本的降低。 本报告将简单介绍超宽禁带半导体的主要挑战和进展，分享深圳平湖实验室第四代半导体团队近来在超宽禁带半导体材料和器件方面所做的一些工作。

作为超宽禁带半导体的典型代表，金刚石展现出宽禁带、高载流子迁移率及优异热导率等优异物性，为高频、高温及高功率电子器件领域展现出巨大应用潜力。本报告展示了西安电子科技大学在高品质单晶金刚石生长、辐射探测器以及金刚石场效应晶体管领域的研究进展。通过优化表面终端结构导电性，显著降低了金刚石表面的欧姆接触电阻。此外，通过创新的器件结构设计，实现了输出电流密度和击穿场强的大幅提升，为金刚石场效应晶体管的进展与应用奠定了基础。

本报告梳理氧化镓单晶生长技术痛点，介绍提拉法、导模法、布里奇曼法、铸造法等主流工艺，分析各路线产业化落地难点。重点介绍浙大与镓仁半导体团队研发成果：铸造法实现 8 英寸氧化镓单晶及衬底加工，可适配多晶向、多类掺杂，材料电学与晶体质量优异；提拉法制备出行业公开最大 3 英寸单晶，已量产 2 英寸 (010) 衬底；自研垂直布里奇曼法设备，成功生长 6 英寸、8 英寸高品质单晶。文末探讨大尺寸氧化镓晶圆产业化现存问题与行业挑战。

大尺寸、高质量氧化镓单晶衬底及外延片的产业化进程对应氧化镓全链路贯通具有决定性作用，报告将介绍团队在氧化镓材料产业化方面的创新实践与突破性进展，包括率先在国际上推出的“AI一键长晶”技术及智能化长晶技术，基于机器学习的MOCVD外延工艺参数优化系统，与材料产业化密切相关的具有完全自主知识产权的EFG及VB法晶体生长装备，大尺寸单晶外延材料、单晶生长装备的客户验证情况。

作为新一代战略电子材料，氮化铝具有超宽禁带（6.2 eV）、高热导率（340 W/m·K）、超高击穿场强（15 MV/cm）以及优异的化学/热稳定性与声学性能，是高压、高频、高功率电子器件、MEMS传感器以及高Al组分深紫外光电器件等理想衬底材料。PVT法是制备高质量AlN单晶最有前途的方法。本报告将首先概述氮化铝的性质及其应用前景，并系统介绍（PVT）法生长AlN晶体的一般策略，并深入分析其技术优势、局限性与面临的挑战；其次基于PVT法生长AlN单晶生长存在问题，重点介绍奥趋团队在开发多代全自动AlN单晶PVT气相沉积炉及其配套热场、生长形核控制、快速扩径技术、晶体质量控制、晶圆加工及AlN单晶衬底基射频/功率/光电器件等一系列研发和产业化进展。

金刚石拥有超高热导率、超宽禁带、低介电损耗及优异化学稳定性等优异本征性能，是新一代宽禁带半导体材料的重要研究方向。随着MPCVD制备技术日趋成熟，金刚石材料已广泛应用于高端芯片热管理、射频微波器件、高功率激光光学等高端电子与精密制造领域。同时，凭借独特的自旋缺陷特性与良好生物相容性，其在量子传感、生物医疗、极端航天环境及电化学催化等前沿领域展现出巨大应用潜力。

1

紧扣“十五五”规划，聚焦氧化镓、金刚石等第四代半导体前沿材料产业革新与技术突破。

2

汇聚产业及高校顶尖专家，议题涵盖单晶生长、智能长晶及金刚石应用，多维度展示全链条成果。