近期，北京铭镓半导体有限公司（以下简称：铭镓半导体）使用导模法成功制备了高质量4英寸（001）主面氧化镓（β-Ga2O3）单晶，完成了4英寸氧化镓晶圆衬底技术突破，并且进行了多次重复性实验，成为国内首个掌握第四代半导体氧化镓材料4英寸（001）相单晶衬底生长技术的产业化公司。

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4英寸氧化镓晶圆衬底技术突破

据晶片测试分析，其结晶质量和加工技术也保持在产品级标准。劳厄测试衍射斑点清晰、对称，说明晶体单晶性良好，无孪晶，XRD显示晶面（001）面半峰全宽低至72arcsec，加工后晶片表面粗糙度AFM(Rq)低至0.5nm。

单晶晶片RMS：0.490nm（Source：铭镓半导体）

晶片的摇摆曲线半高宽：72arcsec（Source：铭镓半导体）

稳态氧化镓晶体为单斜结构，存在（100）和（001）两个解理面，就生长工艺而言，主面为（100）晶相氧化镓晶体更易于生长，主面为（001）晶体的生长工艺却要求极高的工艺过程控制，就加工工艺而言，相同加工条件下（001）面表面质量和成品率更优，（100）面极易解理破碎，难以实现高效高表面质量加工。

从应用端来看，主面（001）晶相氧化镓更适于功率半导体器件的使用，因此控制生长主面（001）晶相氧化镓晶体难度大，但却极具产业化价值，抑或说不具备大尺寸主面（001）晶相氧化镓晶体的生长工艺，氧化镓市场应用端推动过程将极为困难。

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氧化镓是“何方神圣”？

氧化镓，是继Si、SiC及GaN后的第四代宽禁带半导体材料，以β-Ga2O3单晶为基础材料的功率器件具有更高的击穿电压与更低的导通电阻，从而拥有更低的导通损耗和更高的功率转换效率，在功率电子器件方面具有极大的应用潜力。

氧化镓未来主要应用于通信、雷达、航空航天、高铁动车、新能源汽车等领域的辐射探测领域的传感器芯片，以及在大功率和超大功率芯片。

虽然目前还处于研发阶段，但各国半导体企业都在争相布局氧化镓。

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国内外企业争相布局

国际方面，日本较为领先。早在2008年，京都大学的藤田教授就发布了氧化镓深紫外线检测和Schottky Barrier Junction、蓝宝石（Sapphire）晶圆上的外延生长（Epitaxial Growth）等研发成果。

2012年，日本率先实现2英寸氧化镓材料的突破，NCT氧化镓材料尺寸可达到6英寸；2015年，推出了高质量氧化镓单晶衬底，2016年又推出了同质外延片，此后基于氧化镓材料的器件研究成果开始爆发式出现，各国开始争相布局。

国内方面，2017年，科技部高新司从出台的重点研发计划，把“氧化镓”列入到其中；2018年，北京市科委对前沿新材料率先开展了研究工作，并且把“氧化镓”列为重点项目。

据了解，目前我国从事氧化镓材料和器件研究单位，主要是中电科46所、西安电子科技大学、山东大学、上海光机所、上海微系统所、复旦大学、南京大学等高校及科研院所；企业方面有铭镓半导体、深圳进化半导体、北京镓族科技、杭州富加镓业等。

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