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的需求持续增长。氧化镓作为第四代半导体核心材料，具有低导通损耗和高耐压优势，但其产业化长期受限于高质量同质外延技术困难，外延生长易出现缺陷，导致器件良率和实际耐压低。
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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上取得关键突破。
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。
另据媒体报道，今年5月，深圳平湖实验室第四代半导体团队亦取得重大进展。
该团队利用杭州镓仁半导体有限公司生产的国产氧化镓材料，开发出具备超快响应、超高开关比、超万伏耐压能力的Mg掺杂氧化镓光导开关。得益于Mg掺杂引入的深能级补偿效应，该器件耐压突破220kV/cm，开关比高达1×10¹¹，关断时间小于1ns，在第四代半导体赛道实现跨越式领跑。
作为国内氧化镓全产业链自主可控企业，镓仁半导体是全球首家且唯一同时掌握8英寸氧化镓单晶衬底量产技术与8英寸氧化镓同质外延生长技术的企业。公司于2025年3月全球首发8英寸氧化镓单晶衬底，攻克大尺寸单晶生长核心难题，现已实现批量销售出货；2026年3月在全球范围内首次实现8英寸氧化镓高质量同质外延生长。
此外，镓仁半导体打造“设备-晶体-衬底-外延”全产业链，自研“SCIENCE系列”氧化镓专用VB法生长设备，拥有完全自主知识产权，实现关键环节100%自主可控。
业界认为，上述产学研技术突破，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。
（集邦化合物半导体整理）
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