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最近，中国电子科技集团公司第四十六研究所（下称中国电科46所）成功研制出拥有自主知识产权的HVpE氧化镓同质外延片，填补了国内相关技术空白。目前，HVpE氧化镓同质外延片已在相关器件上实现应用验证。
中国电科46所首席专家王英民博士介绍，氧化镓是新型超宽禁带半导体材料，拥有优异的物理化学特性，在微电子与光电子领域均拥有广阔的应用前景。由HVpE法制备的氧化镓同质外延片，具有外延层结晶质量高、电学参数可控特点，可用于超高压功率器件制备，特别是针对垂直结构的肖特基势垒二极管器件，能够提高相关器件的耐压值，大幅度降低功率损耗，使其性能更加优异。
此前，国内氧化镓外延片依靠进口，成为抑制国内该材料应用推进的瓶颈之一。有鉴于此，2020年初，中国电科46所成立了攻关团队，开展氧化镓同质外延片研发工作。当时，国内外均无相关外延设备出售，也没有成熟工艺可以借鉴，团队的研发一度陷入僵局。
面对难题，中国电科46所研发团队没有气馁，王英民博士带领团队通过调研和反复模拟论证，并结合团队在HVpE领域的研究经验，最终自主设计出了HVpE氧化镓外延设备。此后，团队夜以继日地开展方案设计、实验开展、工艺优化等一系列工作，在2021年上半年获得了第一片氧化镓同质外延片。
研发虽然有进展，但也遇到一些波折。在研发不断推进中，团队又遇到了新的问题——氧化镓的掺杂与电性能的调控。王英民博士表示，有了之前的经验，团队创新性设计了可控微量掺杂系统，满足了外延层掺杂的电性能需求，最终于2021年底成功制备出了符合功率器件应用要求的HVpE氧化镓同质外延片，该产品有望实现进口替代。
“HVpE氧化镓同质外延片的技术突破，受益于我们在HVpE领域多年深耕的经验累积，更受益于我们坚持从氧化镓单晶衬底到氧化镓晶片全线加工技术进行自主研发。”王英民表示，在研发过程中，团队突破了低缺陷HVpE氧化镓同质外延技术、可控掺杂技术以及氧化镓同质外延片表面加工技术，提交了“一种采用卤化物气相外延法生长氧化镓外延层的方法”等多件发明专利申请。同时，团队结合本单位在氧化镓单晶衬底制备方面的优势，打通了氧化镓从单晶到器件应用的屏障，推动了国内氧化镓基功率器件的发展。
“氧化镓同质外延片的成功研发并应用于器件研制，是基础前沿研究领域与关键核心技术落地应用的重大突破，极大地坚定了我们对于HVpE方法从技术攻关到工程化转变的信心。”王英民表示，接下来团队将重点突破2英寸及更大尺寸、高质量氧化镓同质外延片的研制技术，进一步优化外延片质量，推进工程化进度。此外，团队也将瞄准高质量厚层外延技术领域，积极开拓HVpE法制备其他新型电子功能材料。（刘弘一）
（编辑：晏如）
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