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)。
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。（集邦化合物半導(dǎo)體 竹子 整理）
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