寬禁帶半導(dǎo)體材料Ga2O3由于其優(yōu)異的物理性能和良好的穩(wěn)定性，在半導(dǎo)體功率器件、光電器件等領(lǐng)域展現(xiàn)出具大的應(yīng)用潛力。生長(zhǎng)大尺寸、高質(zhì)量的Ga2O3外延膜是實(shí)現(xiàn)高性能器件量產(chǎn)的前提。鹵化物氣相外延（HVPE）法由于其高速率、大面積、穩(wěn)定成膜的特點(diǎn)，成為最具優(yōu)勢(shì)的Ga2O3外延工藝方法之一。然而，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于HVPE法制備Ga2O3外延膜的工藝研究相對(duì)較少，與日本等國(guó)家相比存在一定差距。

圖1 4英寸κ-Ga2O3異質(zhì)外延片

天津理工大學(xué)集成電路科學(xué)與工程學(xué)院趙金石教授科研團(tuán)隊(duì)的弭偉和王迪老師一直致力于Ga2O3外延膜及器件的制備與研究工作。近日，研究團(tuán)隊(duì)在Ga2O3的HVPE外延工藝研究方面取得新突破，團(tuán)隊(duì)老師帶領(lǐng)梁金龍、李慶等研究生，成功在4英寸藍(lán)寶石襯底上分別生長(zhǎng)出了κ相及β相的Ga2O3外延膜。兩種外延膜均表現(xiàn)出良好的均勻性和高結(jié)晶質(zhì)量，其中κ-Ga2O3外延膜厚度約 2 μm，（002）面搖擺曲線半高寬379 arcsec；β-Ga2O3外延膜厚度達(dá)到4 μm以上，且厚度分布＜±10%。該成果及后續(xù)研究將為高性能Ga2O3基功率器件的研發(fā)提供有力支撐。

圖2 4英寸β-Ga2O3異質(zhì)外延片

該研究得到山東晶升電子科技有限公司支持，天津理工大學(xué)與山東晶升電子科技有限公司將積極開(kāi)展合作，共同推進(jìn)Ga2O3外延設(shè)備、工藝研發(fā)及人才培養(yǎng)工作，并布局相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)及科研論文發(fā)表。

圖3 課題組使用的HVPE設(shè)備