近日上海芯元基半導(dǎo)體科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“芯元基”）宣布，基于其獨(dú)創(chuàng)的DPSS襯底技術(shù)（藍(lán)寶石復(fù)合圖形襯底），該公司開發(fā)出了低位錯(cuò)密度的高阻GaN（氮化鎵）材料，可用于電子功率器件和微波射頻器件等的制備。芯元基開發(fā)的GaN外延晶體質(zhì)量已經(jīng)高于藍(lán)寶石襯底的GaN晶體質(zhì)量，同時(shí)結(jié)合該公司獨(dú)有的化學(xué)剝離技術(shù)可以完美地解決藍(lán)寶石襯底的散熱問題，為高端光電子器件、電子功率器件和微波射頻器件等提供了一個(gè)新的方向。
SiC（碳化硅）和Si（硅）基 GaN 是目前電子功率器件的主要襯底材料。SiC基GaN外延技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，由于其晶體質(zhì)量高、襯底導(dǎo)熱性好，在高端微波射頻電子功率市場(chǎng)中一直占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于SiC襯底加工困難以及價(jià)格非常昂貴，大大限制了該襯底的進(jìn)一步應(yīng)用開發(fā)。Si基GaN外延材料導(dǎo)熱性好，且價(jià)格低廉、尺寸大，器件工藝與集成電路產(chǎn)線兼容，行業(yè)主要選擇以Si基GaN外延技術(shù)為主要研究發(fā)展趨勢(shì)，但由于其位錯(cuò)密度較高，比SiC高１-2個(gè)量級(jí)，普遍在10９量級(jí)，導(dǎo)致器件的可靠性差。隨著LED產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，藍(lán)寶石襯底的成本越來越低，已經(jīng)低于Si襯底，且位錯(cuò)密度與SiC基相當(dāng)，但由于藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱性差，使藍(lán)寶石基GaN外延不能用于制作高端光電子器件、電子功率器件和微波射頻器件，以致于藍(lán)寶石襯底無法成為行業(yè)發(fā)展的選擇。芯元基在該領(lǐng)域的技術(shù)突破將使藍(lán)寶石襯底可能成為行業(yè)主要應(yīng)用方向，對(duì)行業(yè)的發(fā)展起到重要的促進(jìn)作用。據(jù)悉，芯元基基于DPSS襯底開發(fā)的低位錯(cuò)密度高阻GaN材料（測(cè)試厚度為2-2.5微米的GaN樣品）， 002面搖擺曲線的半高寬（FWHM）小于70arcsec，102面搖擺曲線的半高寬（FWHM）小于200arcsec，材料的面電阻（Rs）大于109Ω/□，在該材料上制作二維電子氣，方塊電阻（ Rs ）小于350 Ω/□，面載流子濃度（ni）接近9 *10?12?cm－２，遷移率（μ）大于2000cm?2 /(V·s)，已經(jīng)優(yōu)于普通藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的GaN晶體質(zhì)量，接近SiC基GaN（如表一）。
表一：不同襯底GaN材料的XRD數(shù)據(jù)及霍爾數(shù)據(jù)對(duì)比芯元基由行業(yè)資深專家郝茂盛博士于2014年創(chuàng)辦，上海創(chuàng)徒、張江科投、中微半導(dǎo)體等先后進(jìn)行了投資，并在上海臨港建設(shè)了中試生產(chǎn)線。經(jīng)過5年多的潛心研發(fā)，芯元基已經(jīng)形成了以藍(lán)寶石復(fù)合圖形襯底技術(shù)（DPSS）、化學(xué)剝離技術(shù)和晶圓級(jí)批量轉(zhuǎn)移技術(shù)等為核心的完整技術(shù)體系，這些技術(shù)是制造高端光電子器件的核心技術(shù)，是Micro LED 批量轉(zhuǎn)移的最優(yōu)方案。芯元基的主要技術(shù)在中國(guó)、美國(guó)、日本、中國(guó)臺(tái)灣等均已獲專利授權(quán)，打破了該領(lǐng)域核心技術(shù)的國(guó)外壟斷，其技術(shù)水平位于全球前列。
目前，芯元基基于該技術(shù)所開發(fā)的365nm高端薄膜紫光芯片全部工藝已經(jīng)成熟，并完成了客戶送樣認(rèn)證，近期即將投入量產(chǎn)。這款芯片目前９5%以上依賴進(jìn)口。同時(shí)，芯元基計(jì)劃用一年左右時(shí)間重點(diǎn)研發(fā)性價(jià)比更高的高端微波射頻電子功率器件，以打破國(guó)際廠商對(duì)高端電子器件的市場(chǎng)壟斷。
