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展氮化鎵技術的重要目標。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）于蘇州勝利召開。作為重要的技術分論壇——“氮化物襯底材料生長與外延技術“分論壇如期召開，分論壇由江蘇省第三代半導體研究院、英諾賽科、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）股份有限公司協辦支持。該論壇在北京大學理學部副主任沈波教授主持下，十余位報告嘉賓精彩分享，現場座無虛席，人氣爆棚，學習氛圍濃厚。有甚者，很多人擠進會議室站著聽完會議。

會上，由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研發副總經理張育民，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理俞冬雷、日本國立物質材料研究所獨立研究員桑立雯、奧趨光電技術（杭州）有限公司研發總監（CTO）王琦琨、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理劉兵武、武漢大學工業科學研究院研究員袁超、江蘇第三代半導體研究院研發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，交流探討熱烈。同時，每個報告嘉賓分享結束后，都會迎來大批“粉絲”上前互動交流。

現場人氣爆棚，座無虛席

蘇州納維科技有限公司研發副總經理張育民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模板晶體質量的方法。研究了切角藍寶石襯底上外延β-Ga₂O₃薄膜的規律，切角Δa=7°時實現了高質量β-Ga₂O₃薄膜的單一疇外延生長；氮化后多孔GaN晶體質量顯著提高。研究了多孔GaN模板上無應力HVPE-GaN厚膜的同質外延、厚膜與藍寶石之間的分離技術。進一步優化工藝，可以用于大尺寸高質量低成本GaN單晶襯底的制備。

紫外光電子器件的應用涉及紫外通信、醫療衛生、工業加工等領域，從紫外光電子器件的基本結構，核心器件需要高質量的氮化鋁（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）”結構，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。研究結果顯示，AlN材料是深紫外器件基礎，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基低維量子結構外延和電導率調控研究進展，通過開發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量管理需求，指出產品規格的設計和認證必須以符合客戶使用條件為第一原則。分析測試是各關鍵節點的難點，需要定制開發。管控細節非常重要。對原材料擁有自主知識產權和研發生產能力是打破國際壟斷的關鍵一步，芯片制造過程也是精細化工過程材料是關鍵環節，薄膜沉積是芯片制造的核心工藝環節。報告同時指出，整個前驅體制造工藝控制嚴格，相對傳統化工存在眾多特殊管控要求。尤其是在純化、分析檢測、包材處理技術上，存在多項特殊控制點，如顆粒度、電導率以及雜質析出等問題，且此類控制點國外極少披露，對行業潛在進入者形成了較高技術壁壘。

奧趨光電技術（杭州）有限公司研發總監（CTO）王琦琨分享了PVT法同質外延AlN生長和p型摻雜面臨的挑戰。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困難，如雜質去除、極高的溫度工藝、耗材成本和尺寸放大的迭代生長、低產率等，奧趨光電開發了內部傳質/過飽和/生長速率預測/3D應力FEM模塊，以及一系列專利技術，以實施第一代/第二代/第三代PVT生長反應器，并生長大于2英寸的高質量AlN晶體。在試生產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源的研發和產業化、MO源的發展方向、新型MO的研發和驗證。MO源技術向著液態化的方向發展，比如液態鎂、液態銦。未來發展研發新產品，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熱反射技術”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應用 (基于金屬薄膜)，無損熱反射法 (免金屬薄膜)。研究結果顯示，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，將測試數據作為輸入參數，預測溫度。

北京正通遠恒科技有限公司總經理劉兵武做了題為“定量陰極發光CL技術在氮化物半導體中的應用”的報告，分享了陰極發光(CL)原理，以及定量CL設備，研究機臺和工業機臺。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，位錯類型分布的測量是優化GaN器件的關鍵。

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光材料體系。江蘇第三代半導體研究院研發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，以抑制非輻射復合為目標，提出采用GaN單晶襯底生長同質Micro-LED。開發了大電流密度注入下可見光通信應用的外延結構，并對其進行了性能表征。報告指出，氮化鎵同質外延的再生長界面處理、均勻性提升和外延結構的生長研究；同質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；同質芯片在可見光通信應用上顯示了較好的發光均勻性、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。