以碳化硅、氮化鎵等重要的第三代半導體材料，在大功率高頻器件中具有重要的應用。材料水平直接決定了器件的性能。對作為新材料的氮化鎵材料而言，尋找到更加合適的襯底是發(fā)展氮化鎵技術(shù)的重要目標。氮化物襯底材料的生長與外延非常重要。

2023年2月7-10日，開年盛會，第八屆國際第三代半導體論壇（IFWS）&第十九屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA）于蘇州凱賓斯基大酒店勝利召開。

本屆論壇是在國家科學技術(shù)部高新技術(shù)司、國家科學技術(shù)部國際合作司、國家工業(yè)與信息化部原材料工業(yè)司、 國家節(jié)能中心、國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會、江蘇省科學技術(shù)廳、蘇州市科學技術(shù)局、蘇州工業(yè)園區(qū)管理委員會的大力支持下，由第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）、中關(guān)村半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）、國家第三代半導體技術(shù)創(chuàng)新中心（蘇州）聯(lián)合主辦。江蘇第三代半導體研究院、蘇州市第三代半導體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、蘇州納米科技發(fā)展有限公司、中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所、北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進中心有限公司共同承辦。論壇還得到了來自國內(nèi)以及美國、日本、德國、瑞典、英國、意大利、波蘭、澳大利亞、新加坡等國家和地區(qū)近70家組織機構(gòu)、近90家行業(yè)代表性實力企業(yè)的支持。

論壇期間，“氮化物襯底材料生長與外延技術(shù)“分論壇如期召開，本屆分論壇由江蘇省第三代半導體研究院、英諾賽科科技有限公司、安徽亞格盛電子新材料有限公司、江蘇南大光電材料股份有限公司、中微半導體設備（上海）股份有限公司協(xié)辦支持。

美國斯坦福大學電氣工程副教授Srabanti CHOWDHURY、蘇州納維科技有限公司總經(jīng)理王建峰，南京大學教授修向前、中國科學院半導體所研究員趙德剛、北京大學物理學院副教授許福軍、安徽亞格盛電子新材料有限公司副總經(jīng)理俞冬雷、日本國立物質(zhì)材料研究所獨立研究員桑立雯、奧趨光電技術(shù)（杭州）有限公司首席執(zhí)行官吳亮、江蘇南大光電材料股份有限公司首席科學家楊敏、北京正通遠恒科技有限公司總經(jīng)理劉兵武、武漢大學工業(yè)科學研究院研究員袁超、江蘇第三代半導體研究院研發(fā)部負責人王國斌等精英專家們帶來精彩報告，分享前沿研究成果。

蘇州納維科技有限公司總經(jīng)理王建峰分享了應用于垂直器件的高電導率GaN 單晶襯底的研究成果，報告指出，位錯密度和位錯傾角對錯切角有很大影響。獲得了載流子濃度為1.7×10¹⁹cm^-3的Si摻雜的獨立GaN。將載流子濃度從6.7×10¹⁷cm^-3提高到1.7×10¹⁹cm^-3。比接觸電阻率從2.42×10^-4降至4.45×10^-5Ω*cm²

南京大學教授修向前分享了基于HVPE-Ga₂O₃氮化的GaN襯底技術(shù)的研究進展與成果。報告指出，研究了β-Ga₂O₃薄膜簡單高溫氮化制備低應力多孔GaN單晶模板的工藝及氮化機理，研究了改進多孔GaN模板晶體質(zhì)量的方法。研究了切角藍寶石襯底上外延β-Ga₂O₃薄膜的規(guī)律，切角Δa=7°時實現(xiàn)了高質(zhì)量β-Ga₂O₃薄膜的單一疇外延生長；氮化后多孔GaN晶體質(zhì)量顯著提高。研究了多孔GaN模板上無應力HVPE-GaN厚膜的同質(zhì)外延、厚膜與藍寶石之間的分離技術(shù)。進一步優(yōu)化工藝，可以用于大尺寸高質(zhì)量低成本GaN單晶襯底的制備。

紫外光電子器件的應用涉及紫外通信、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)加工等領(lǐng)域，從紫外光電子器件的基本結(jié)構(gòu)，核心器件需要高質(zhì)量的氮化鋁（AlN）外延層。中國科學院半導體所研究員趙德剛帶來了題為“平片藍寶石襯底上高質(zhì)量AlN材料MOCVD生長”的報告，報告指出，AlN材料面臨著Al原子表面遷移能力低、Al原子預反應嚴重等難點，報告提出了一種“復合緩沖層（隔離層+成核層）”結(jié)構(gòu)，有效避免了外延過程中氮化的影響，有望緩解應力、降低Al原子遷移能力的要求，解決AlN外延難題，并分享了最新研究進展。研究結(jié)果顯示，AlN材料是深紫外器件基礎(chǔ)，但是其刃位錯密度過高是最大難點，AlN的(002)/(102)XRD為172/145arcsec,總位錯密度～1.3×10⁸ cm^-2。

北京大學物理學院副教授許福軍分享了AlGaN基低維量子結(jié)構(gòu)外延和電導率調(diào)控研究進展，通過開發(fā)AlN的“過飽和空位工程”新方法，獲得了（002）/（102）平面的XRC FWHM為59/166弧秒；通過在具有大錯切角的藍寶石襯底上生長n-AlGaN，n-AlGaN的濃度和電導率分別達到2.1×10¹⁹cm^-3和200S/cm。通過發(fā)展“脫附剪裁超薄外延”方法，制備了空穴濃度為8.1×10¹⁸cm^-3的p-AlGaN單光子晶體。

安徽亞格盛電子新材料有限公司副總經(jīng)理俞冬雷詳細分析了當前應用于先進制程的高純電子化學品高質(zhì)量管理需求，指出產(chǎn)品規(guī)格的設計和認證必須以符合客戶使用條件為第一原則。分析測試是各關(guān)鍵節(jié)點的難點，需要定制開發(fā)。管控細節(jié)非常重要。對原材料擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和研發(fā)生產(chǎn)能力是打破國際壟斷的關(guān)鍵一步，芯片制造過程也是精細化工過程材料是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，薄膜沉積是芯片制造的核心工藝環(huán)節(jié)。報告同時指出，整個前驅(qū)體制造工藝控制嚴格，相對傳統(tǒng)化工存在眾多特殊管控要求。尤其是在純化、分析檢測、包材處理技術(shù)上，存在多項特殊控制點，如顆粒度、電導率以及雜質(zhì)析出等問題，且此類控制點國外極少披露，對行業(yè)潛在進入者形成了較高技術(shù)壁壘。

奧趨光電技術(shù)（杭州）有限公司首席執(zhí)行官吳亮分享了PVT法同質(zhì)外延AlN生長和p型摻雜面臨的挑戰(zhàn)。報告指出，AlN在深紫外光電子、激光器和傳感器器件以及功率器件和快速電聲SAW/BAW器件方面具有巨大的潛力。AlN襯底的高成本主要來自晶體生長方面的技術(shù)困難，如雜質(zhì)去除、極高的溫度工藝、耗材成本和尺寸放大的迭代生長、低產(chǎn)率等，奧趨光電開發(fā)了內(nèi)部傳質(zhì)/過飽和/生長速率預測/3D應力FEM模塊，以及一系列專利技術(shù)，以實施第一代/第二代/第三代PVT生長反應器，并生長大于2英寸的高質(zhì)量AlN晶體。在試生產(chǎn)中推出了基于第三代PVT生長反應器的10mm/10mm*10mm/15mm/20mm/25mm/30mm/50.8mm大塊AlN晶片，并在可預見的未來花費大量努力擴大晶體尺寸和產(chǎn)能。

江蘇南大光電材料股份有限公司首席科學家楊敏在題為”新型MO源及在第三代半導體中的應用“的報告詳細分享了MO源的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化、MO源的發(fā)展方向、新型MO的研發(fā)和驗證。MO源技術(shù)向著液態(tài)化的方向發(fā)展，比如液態(tài)鎂、液態(tài)銦。未來發(fā)展研發(fā)新產(chǎn)品，比如有機鈧源、有機硼源、低硅低氧鋁、有機氮源、有機鍺源等。 

武漢大學工業(yè)科學研究院研究員袁超在“無損表征氮化鎵外延熱物性的瞬態(tài)熱反射技術(shù)”的報告中，比較了熱反射法的原理和各類方法，分享了熱反射法的常規(guī)應用 (基于金屬薄膜)，無損熱反射法 (免金屬薄膜)。研究結(jié)果顯示，器件熱性能可以通過測試曲線做定性分析，Si襯底熱導率雖然比Sapphire好，但是AlGaN熱導率太低且厚，導致Si襯底材料散熱性能比Sapphire襯底差，可建立器件熱模型，將測試數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)，預測溫度。

北京正通遠恒科技有限公司總經(jīng)理劉兵武做了題為“定量陰極發(fā)光CL技術(shù)在氮化物半導體中的應用”的報告，分享了陰極發(fā)光(CL)原理，以及定量CL設備，研究機臺和工業(yè)機臺。報告指出，非故意摻雜GaN中位錯類型的測量中，CL 信號的分析可以對位錯類型進行測量，在GaN器件中僅有一些位錯類型和漏電流相關(guān)，位錯類型分布的測量是優(yōu)化GaN器件的關(guān)鍵。

以氮化鎵為代表的III族氮化物，是唯一覆蓋可見光到紫外波長范圍的半導體發(fā)光材料體系。江蘇第三代半導體研究院研發(fā)部負責人王國斌帶來了題為“高性能GaN-on-GaN材料與器件的外延生長”的主題報告，研究院從ABC Model理論出發(fā)，以抑制非輻射復合為目標，提出采用GaN單晶襯底生長同質(zhì)Micro-LED。開發(fā)了大電流密度注入下可見光通信應用的外延結(jié)構(gòu)，并對其進行了性能表征。報告指出，氮化鎵同質(zhì)外延的再生長界面處理、均勻性提升和外延結(jié)構(gòu)的生長研究；同質(zhì)Micro-LED外延材料具有窄波長半寬、小波長偏移和低效率下降的特點；同質(zhì)芯片在可見光通信應用上顯示了較好的發(fā)光均勻性、漏電小、開啟電壓低等特點，有望達到在高通信速率下，兼顧高帶寬和高光功率的性能。