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苏州纳维科技有限公司董事长徐科: 全氮化镓器

发表时间:2019-09-10

  2005年,甚至更早一点,碳化硅还没有商业化的单晶碳化硅衬底,全部是在硅上生长,今天的氮化镓是在碳化硅或者是硅上外延,所以从半导体材料角度来看,材料的质量是非常关键的。

  氮化镓的发展是从蓝光LED发展开始的。蓝光LED主要是在蓝宝石上外延,是目前绝对主流技术,尽管历史上曾出现过很多技术路线。随着技术的发展,基于氮化镓的外延技术发展出了功率器件,特别是硅上的氮化镓。将来这个技术最大的空间是电压600V以下的功率器件。而射频器件主要采用的是碳化硅基氮化镓,主要因为散热的考虑,现在基站射频器件,70%的能量是热量,30%是发射微波,碳化硅散热更好,所以是首选。

  从长远发展来看,基于氮化镓单晶材料的高质量,全氮化镓器件是明确的发展方向,但是发展有多快,需要产业界慢慢验证。其中一个是延续半导体照明和光电子,把半导体照明和LED技术继续研发下去,尤其是做激光器肯定需要氮化镓单晶材料,因为激光器的功率密度很高,这时材料质量的重要性就显示出来了。未来,功率电子和微波也是全氮化镓器件的发展方向。

  今后,MicroLED的发展方向会是全氮化镓器件,这已经得到国际上的认可,日本目前几家大的公司做MicroLED基本是用氮化镓单晶做的。

  氮化镓的单晶材料生长最成熟的方法是HVPE法。首先,要把材料做得很厚,或者是质量做得很好,最重要的是要控制应力。其次,需要控制导电性,这有两种方法:一个是掺Ge,一个是掺Si,业内目前倾向于掺Ge。最后,需要对材料进行表面抛光大,达到更完美的表面质量。

  大部分人认为,在氮化镓单晶上外延氮化镓会比在蓝宝石或者是硅上容易,其实不尽然。因为现在外延工艺的所有条件都是针对蓝宝石、碳化硅或者是硅来优化的。如果直接用这些优化的条件去在氮化镓上外延氮化镓,质量不一定比在蓝宝石上外延更好。其中很重要的因素就是需要在单晶上做一个斜切角,然后再外延,目前行业都认为斜切角度数是3度。

  氮化镓单晶材料非常重要,从技术上已经可以生产2英寸、4英寸和6英寸,但产业的真正发展还需要和器件的用户共同推进。

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