重磅│镓仁半导体成功实现高质量6英寸氧化镓同质外延生长

2025年9月，杭州镓仁半导体有限公司(以下简称“镓仁半导体”)正式发布，公司在外延技术上取得了重大突破，成功实现了高质量6英寸氧化镓同质外延生长。这一突破，在镓仁半导体发展过程中具有里程碑意义。

外延片检测结果显示：外延层厚度＞10 μm，均匀性优异，膜厚方差σ<1%；外延质量优异，高分辨XRD摇摆曲线半高宽＜40 arcsec；外延层载流子浓度均值为1.8E16 cm^-3。

图1 镓仁半导体6英寸氧化镓同质外延片

同质外延片表现优异

红外膜厚测试结果显示，6英寸氧化镓外延层平均厚度超过10 μm，且厚度均匀性优异，方差σ＜1%，表明镓仁半导体在外延领域已具备良好的可控性。

图2 红外反射膜厚测试曲线

图3 膜厚测试点位分布及对应结果

XRD测试结果显示，外延片的摇摆曲线半高宽（FWHM）小于40 arcsec，表明外延层结晶质量高、晶格完整性良好。

图4 高分辨XRD摇摆曲线及对应点位测试结果

通过电容-电压（C-V）法测试得出，外延层载流子浓度介于1.60E16 cm^-3至1.92E16 cm^-3之间，标准方差为6.08%，证实外延层电学均匀性良好，适用于高压功率器件的制备。

图5 载流子浓度分布云图

图6 C-V测试点位分布及对应结果

6 英寸同质外延突破意义非凡

外延生长是在半导体衬底上 “克隆” 高质量薄膜的过程，而同质外延特指在相同材料的衬底上进行外延，由于衬底与外延层晶格结构完全匹配，从根源上避免了异质外延中常见的晶格失配缺陷，是制备高性能器件的 “最优解”。

此次镓仁半导体实现在 6 英寸尺寸下的氧化镓同质外延生长，是一项具有里程碑式的意义的重大突破：

第一，同质外延的优势。同质外延的衬底与外延层是同一材料，能够有效避免异质外延中衬底与外延层晶格失配的问题，因此能生长出高质量的外延层；同时还能避免异质外延中衬底与外延层热膨胀系数差异导致的应力过大问题，因此能减少外延层中的缺陷数量。低缺陷密度意味着电子在传输时受到的散射少，从而使得基于同质外延材料制造的功率器件，能够更接近氧化镓材料的理论性能极限，具备更低的能量损耗、更高的击穿电压和更稳定的可靠性。

第二，6 英寸的优势。6英寸是能够适配主流硅基半导体产线的最小尺寸，氧化镓外延片实现这一尺寸跨越后，才有望兼容大部分现有的硅基制造设备，大幅降低下游企业的产业化成本。此外，尺寸扩大使单张晶圆可切割的器件数量获得大幅提升，结合镓仁半导体自主研发的铸造法技术，能进一步降低贵金属铱的用量，综合成本较 4 英寸产品将大幅下降。

引领创新“镓”速度

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及设备研发、生产和销售的科技型企业。

公司依托浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室、浙江大学杭州国际科创中心，已形成一支以中科院院士杨德仁为首席顾问的研发和生产团队。公司研发团队开创了铸造法氧化镓单晶生长新技术，，成为国际首家掌握该技术的产业化公司；自主研发了VB法氧化镓专用单晶生长设备，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。