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全球首創(chuàng)！我國(guó)九峰山實(shí)驗(yàn)室在氮化鎵材料新突破

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全球首創(chuàng)！我國(guó)九峰山實(shí)驗(yàn)室在氮化鎵材料新突破
【全球首創(chuàng)！我國(guó)九峰山實(shí)驗(yàn)室在氮化鎵材料新突破】據(jù)九峰山實(shí)驗(yàn)室3月22日消息 ， 九峰山實(shí)驗(yàn)室的科研團(tuán)隊(duì)在全球首創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了8英寸硅基氮極性氮化鎵（N-polar GaNOI）高電子遷移率材料的制備 ， 這一成果不僅標(biāo)志著我國(guó)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的重大進(jìn)步 ， 更為未來(lái)諸多前沿技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ) 。


技術(shù)突破：氮極性氮化鎵材料的制備氮化鎵（GaN）作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料 ， 因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì) ， 在高頻、高功率、高壓等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊 。 然而 ， 傳統(tǒng)的氮化鎵材料制備技術(shù)存在諸多限制 ， 尤其是在大尺寸、高質(zhì)量材料的生產(chǎn)方面 。 九峰山實(shí)驗(yàn)室的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年潛心研究 ， 成功攻克了這一難題 ， 首次實(shí)現(xiàn)了8英寸硅基氮極性氮化鎵（N-polar GaNOI）高電子遷移率材料的制備 。
這一成果的關(guān)鍵在于其獨(dú)特的材料結(jié)構(gòu)和制備工藝 。 硅基氮極性氮化鎵材料具有更高的電子遷移率和更低的缺陷密度 ， 能夠在更高的頻率和功率下穩(wěn)定工作 。 同時(shí) ， 8英寸的尺寸意味著該材料能夠滿(mǎn)足大規(guī)模集成電路制造的需求 ， 為未來(lái)的系統(tǒng)級(jí)芯片集成提供了可能 。


應(yīng)用前景：助力前沿技術(shù)發(fā)展九峰山實(shí)驗(yàn)室的這一技術(shù)突破 ， 預(yù)計(jì)將對(duì)多個(gè)前沿技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響 。 首先 ， 在下一代通信領(lǐng)域 ， 氮極性氮化鎵材料的高頻特性能夠顯著提升通信系統(tǒng)的傳輸速率和頻譜效率 ， 為5G乃至6G通信技術(shù)的發(fā)展提供有力支持 。
其次 ， 在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域 ， 該材料能夠用于制造高性能的毫米波雷達(dá) ， 提高自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的感知精度和可靠性 ， 為自動(dòng)駕駛技術(shù)的普及和推廣奠定基礎(chǔ) 。
此外 ， 在雷達(dá)探測(cè)和微波能量傳輸領(lǐng)域 ， 氮極性氮化鎵材料的高功率和高效率特性也能夠發(fā)揮重要作用 。 例如 ， 在軍事雷達(dá)系統(tǒng)中 ， 使用該材料制造的射頻前端能夠提高雷達(dá)的探測(cè)距離和分辨率 ， 增強(qiáng)國(guó)防安全能力 。 在微波能量傳輸領(lǐng)域 ， 該材料能夠提高能量傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性 ， 為未來(lái)的無(wú)線充電和太空太陽(yáng)能電站等應(yīng)用提供技術(shù)支持 。


全國(guó)首個(gè)100nm高性能氮化鎵流片PDK平臺(tái)除了在材料制備方面的突破 ， 九峰山實(shí)驗(yàn)室還成功搭建了全國(guó)首個(gè)100nm高性能氮化鎵流片PDK平臺(tái) 。 PDK（Process Design Kit ， 工藝設(shè)計(jì)套件）是集成電路設(shè)計(jì)和制造中不可或缺的工具 ， 它為芯片設(shè)計(jì)人員提供了詳細(xì)的工藝參數(shù)和設(shè)計(jì)規(guī)則 ， 使得設(shè)計(jì)的芯片能夠在特定的制造工藝下實(shí)現(xiàn)高性能和高可靠性 。
source：九峰山實(shí)驗(yàn)室（圖為氮化鎵PDK研發(fā)團(tuán)隊(duì)）
九峰山實(shí)驗(yàn)室的100nm高性能氮化鎵流片PDK平臺(tái)的建成 ， 意味著我國(guó)在氮化鎵芯片制造領(lǐng)域邁出了重要一步 。 該平臺(tái)不僅能夠?yàn)閲?guó)內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)提供先進(jìn)的工藝支持 ， 還能夠吸引國(guó)際上的芯片設(shè)計(jì)公司與我國(guó)的制造企業(yè)合作 ， 提升我國(guó)在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的地位 。


未來(lái)展望：引領(lǐng)全球半導(dǎo)體材料發(fā)展九峰山實(shí)驗(yàn)室在氮極性氮化鎵材料制備領(lǐng)域的突破 ， 是我國(guó)科技自主創(chuàng)新的又一重要成果 。 這一成果不僅展示了我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力 ， 也為我國(guó)在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中贏得了主動(dòng)權(quán) 。
公開(kāi)資料顯示 ， 九峰山實(shí)驗(yàn)室于2021年正式獲批組建 ， 是湖北省九大實(shí)驗(yàn)室之一 。 實(shí)驗(yàn)室致力于化合物半導(dǎo)體工藝、檢測(cè)、材料平臺(tái)的建設(shè) ， 具備4/6/8英寸工藝平臺(tái)全兼容能力 。 除了氮化鎵領(lǐng)域 ， 九峰山實(shí)驗(yàn)室在碳化硅領(lǐng)域也有諸多成就 。
2023年8月1日 ， 九峰山實(shí)驗(yàn)室的6英寸碳化硅（SiC）中試線全面通線 ， 首批溝槽型MOSFET器件晶圓成功下線 。 這標(biāo)志著實(shí)驗(yàn)室具備了碳化硅外延、工藝流程、測(cè)試等全流程技術(shù)服務(wù)能力 。
在4個(gè)月內(nèi) ， 實(shí)驗(yàn)室連續(xù)攻克了碳化硅器件刻蝕均一性差、注入后翹曲度高、柵極底部微溝槽等十余項(xiàng)關(guān)鍵工藝問(wèn)題 。 此外 ， 實(shí)驗(yàn)室還開(kāi)發(fā)了低表面粗糙度、高激活率的高溫高能離子注入與激活工藝 ， 實(shí)現(xiàn)了低溝槽表面粗糙度刻蝕 。 此外 ， 該實(shí)驗(yàn)室完成了自主IP布局 ， 開(kāi)發(fā)了碳化硅溝槽器件制備中的關(guān)鍵核心單點(diǎn)工藝 ， 形成了自主IP的成套工藝技術(shù)能力 。
（文/集邦化合物半導(dǎo)體 竹子 整理）
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