首台国产MOCVD设备试产成功，高质量GaN外延片出炉

近日

国家第三代半导体技术创新中心（苏州）

材料生长与装备平台

与企业联合研发的首台国产MOCVD设备

首炉试生长成功产出高质量GaN外延片

采用联合研发国产化MOCVD生长的高质量GaN外延片

首炉高质量GaN外延片的成功出炉，标志着国创中心（苏州）的公共研发平台在协助产业界研发新设备、开发新技术的支撑服务能力方面，又迈进了坚实的一步，具有重要的里程碑意义。

在实验中使用的MOCVD设备

是国创中心（苏州）

助力企业研发的新型国产设备

它的成功投用

更是国创中心（苏州）开放式建设

创新研发平台的成功探索实践

科研人员在操作首台联合研发的MOCVD设备

该台MOCVD设备进一步提高了腔体的环境稳定性，通过对核心部件的优化设计，获得比传统商用设备更高的气流可调性和温度一致性。可以满足对外延要求更高的氮化物材料与器件（GaN基Micro-LED等）的外延生长和器件开发。

新型MOCVD设备反应腔模拟（a）流场均匀性模拟；（b）量子阱生长阶段的温场模拟

科研人员在该设备上开展试生长实验，采用两步生长技术获得GaN单晶材料外延层。第一步在衬底上生长低温缓冲层，第二步对缓冲层进行高温热处理，然后进行三维粗化和三维转二维的合并，最终实现低位错GaN材料的平坦化生长。生长的外延层厚度控制在约2μm，不进行任何掺杂，同时验证设备运行的各项性能。

首炉生长的调试场景和原位监控曲线

生长结束后，取出的GaN外延片光亮如镜，在显微镜下表面平整，缺陷较少。经原子力（AFM）测试，其表面呈现出台阶流形貌，原子台阶清晰可见，粗糙度值Ra为0.33nm。

首片GaN外延片及其表面形貌图

对该外延片进行晶体质量和电学性质的检测，X射线衍射（XRD）显示，（0002）晶面的半高宽为290弧秒，（10-12）晶面的半高宽为379弧秒，Hall测试结果显示该非掺GaN的载流子迁移率为676cm2/V-s。

晶体质量和电学性质的测试结果

材料生长与装备平台

材料生长与装备平台是国家第三代半导体创新中心（苏州）的四大功能平台之一，围绕国家重大布局和第三代半导体产业应用需求，面向新型显示、电力电子、微波射频和深紫外等应用领域，联合企业、高校院所重点建设外延技术和装备研发的系统能力，致力于建成国际一流的综合型材料创新平台。

目前已承担国家重点研发任务3项，江苏省重点项目任务2项，申请核心专利130项，累计为全国60余家国内企业和科研院校提供支撑服务。

习近平总书记在江苏考察时提出“四个走在前”的重大任务，“在科技自立自强上走在前”列在首位。作为支撑现代经济社会发展的战略性、基础性和先导性产业，半导体是推进科技自立自强的关键一环。

自2021年获批建设以来

国创中心（苏州）

始终瞄准国家和产业发展全局的创新需求

以关键技术研发为核心使命

着力建设开放共享的公共研发平台

形成资源合力，开展技术攻关

增强我国第三代半导体产业

创新能力和主导力

目前，国创中心与全国知名高校、院所、企业设立23个联合研发中心，建立了比肩国际一流科研机构的公共服务平台，产学研协同推动科技成果转移转化与产业化，为第三代半导体产业发展提供源头技术供给。

下一步，园区将以建设国家第三代半导体技术创新中心（苏州）为引领，持续聚焦高能级科技创新载体，发挥强大策源能力，为企业发展开辟广阔道路，进一步推动我国第三代半导体产业发展。

来源：园区科创委、江苏第三代半导体研究院