科创中国

行业领域

高新技术改造传统产业

需求背景

氮化镓GaN (gallium nitride)，这是一种通过将镓和氮结合成晶体而形成的化合物半导体，是一种宽禁带半导体材料。以碳化硅和氮化镓为代表的第三代宽禁带半导体材料，可以显著提高电子元器件的效率和性能，减少发热，实现大电流、高功率、高频高压、耐高温、抗干扰等，在多个国家战略级别产业具有重大意义。另外，《十四五规划纲要》提名三代半导体，氮化镓为重点技术攻关项目，列入国家发改委《产业结构调整指导目录（2019年本）》“第一鼓励类”目录。

需解决的主要技术难题

1、高质量的氮化镓薄膜是制备高性能光电器件的关键因素，由于缺少同质单晶的大面积低成本衬底，蓝宝石、SiC以及Si是目前普遍用于工业外延GaN材料的衬底，然而这些衬底材料与GaN材料之间存在巨大的晶格和热失配，导致外延生长的氮化镓薄膜存在较大的残余应力和较高的缺陷密度（108-1010cm-2）。

2、对于发光器件，高密度的缺陷会形成非辐射复合中心，严重影响器件的发光效率；对于电子器件，一方面高密度的缺陷会导致虚栅效应，进而引起电流崩塌，严重影响器件的效率。

3、另一方面，这些缺陷会在电子器件中产生漏电通道，降低器件的耐压特性，同时，这些缺陷和残余应力还会缩短器件的工作寿命。因此，寻找高质量的GaN外延生长办法刻不容缓。

期望实现的主要技术目标

A 外延生长工艺：无需对Si衬底进行特殊处理，使之具有独立知识产权的核心外延生长工艺，可制备出结晶度优异的Si衬底GaN外延片。

B 层结构创新：掌握GaN外延片多层薄膜的关键结构及其联动关系，具备设计创新结构的能力；

C 生长原理优化再创新：了解外延的底层生长中的物化原理，具有对GaN生长工艺及原理进行优化并持续创新的能力；

D MOCAD适配及改进：可根据自主开发的GaN外延生长工艺来对MOCVD设备进行二次升级改造，实现自主化、精确化、特异化等更高要求的研发和生产需求；E 简化翘曲结构，从而降低薄膜厚度、减少制备成本至原来的90%左右（约占总成本7%）。

需求解析

解析单位：“科创中国”创业投资专业科技服务团（北京创业投资协会） 解析时间：2023-11-30

卢胜利

易联资本

合伙人

综合评价

该技术需求描述清晰，具有一定的市场价值。公司核心团队在外延片全产业链条中深耕多年，掌握了氮化镓材料生长热力学和动力学的整个系统和原理，拥有核心技术及自主知识产权，在氮化镓外延片研发、制造管理、市场销售管理渠道方面拥有丰富经验。

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