科创中国

高端装备制造产业

本项目以中山大学王钢教授科研团队的技术为核心，依托中山大学光电材料与技术国家重点实验室和中山大学半导体照明系统研究中心的研发平台，以第四代超宽禁带半导体氧化镓外延材料为核心优势，在氧化镓材料外延生长、装备设计研发等领域进行源头创新，开发了国际首台具有优异的重复性、均匀性和低缺陷率的氧化镓MOCVD量产型智能装备及配套外延生长工艺，在国际上率先获得了大尺寸高质量的氧化镓外延材料，并在功率器件率先完成了芯片验证，打破了美日在芯片材料端的专利垄断，填补国内空白。 2022年2月8日，团队自主研发的“大尺寸氧化镓单晶薄膜异质外延生长技术及核心装备”入选中国科协2021年“科创中国”先导技术榜，是国内首次公开的氧化镓MOCVD商用机型，解决了传统MOCVD制备氧化镓半导体过程中，结晶质量低、反应效率差的问题。此外，团队自主研发的氧化镓MOCVD智能生长系统于2019年获得了广东省重大专项的支出，该系统融合了计算流体力学、量子化学、大数据及人工智能等先进的科学技术，推动材料研究从传统的经验、理论和计算模拟阶段进入由大数据驱动的研发，加快和促进新材料的开发和设计，是国际半导体薄膜外延材料的工程技术创新。在氧化镓外延材料制备上，依靠长期在氧化物和氮化物半导体元器件的研究经验，在蓝宝石、碳化硅及氧化镓、硅等大尺寸衬底上生长了结晶质量高，晶向一致性好的的氧化镓单晶薄膜，研发出国内外首个基于MOCVD的氧化镓外延4英寸晶圆，首次实现原子级表面调控。

（1）国产化氧化镓 MOCVD 装备研制了专门用于氧化镓半导体材料制备的国产化 MOCVD 系统，是国内首次公开的氧化镓 MOCVD 商用机型，解决了传统 MOCVD 制备氧化镓半导体过程中，结晶质量低、反应效率差的问题，该设备的研发获得了广东省科技二等奖，入选中国科协2021年“科创中国”先导技术榜。针对目前设备进行改进和优化，在公司申请了专利1项。 （2）氧化镓 MOCVD 智能生长系统该系统融合了计算流体力学、量子化学、大数据及人工智能等先进的科学技术，加快和促进新材料的开发和设计，推动材料研究从传统的经验、理论和计算模拟阶段进入由大数据驱动的研发，是国际半导体薄膜外延材料的工程技术创新。针对该系统在公司申请了软著两项。 （3）大尺寸高质量氧化镓外延材料的制备依靠长期在氧化物和氮化物半导体元器件的研究经验，在蓝宝石、碳化硅及氧化镓、硅等大尺寸衬底上生长了结晶质量高，晶向一致性好的的氧化镓单晶薄膜，研发出国内外首个基于 MOCVD 的氧化镓外延4英寸晶圆，首次实现原子级表面调控。针对外延工艺在公司申请了发明专利2项。 （4）氧化镓材料相关芯片的制备本团队基于氧化镓外延所制备MOSFET 器件的最大电流达到了 41 mA/mm，跨导达到了 9.21mS/mm，器件开关比达到了 107 以上，最大场效应迁移率达到了 53.7 cm2/Vs ，三端击穿电压达到了 1800 V 以上，换算出的功率优值达到了 6.98 MW/cm2。本论文所制备出的 Ga2O3 MOSFET 在目前的 Ga2O3 基异质外延场效应晶体管中已处于领先水平。并根据氧化镓材料的压电特性，进行了相关传感器的设计和研发，申请发明专利1项，实用新型专利4项。

本团队依托于中山大学光电材料与技术国家重点实验室，主要从事氧化镓材料及MOCVD装备的研究，致力于高端氧化镓半导体外延片、芯片、装备的研发和产业化，业务聚集于氧化镓外延材料，芯片及MOCVD装备等产品。