晶湛半导体大尺寸N面GaN材料生长突破
2025年8月21~22日
“第三届功率器件制造测试与应用大会（IPF 2025）”在江苏无锡隆重开幕。苏州晶湛半导体有限公司（简称“晶湛半导体”）总裁程凯博士应邀在功率半导体先进材料与晶圆“智”造论坛上以《大尺寸GaN材料的新进展》为主题发表精彩的演讲报告。
报告中，程凯博士重点展示了晶湛半导体在大尺寸（6寸）N面GaN材料生长领域取得的重大技术突破。
晶湛半导体通过“衬底偏角设计”与“杂质抑制工艺”双重结合，首次报道了6寸N面GaN材料生长结果，成功实现N面GaN材料表面粗糙度低至2nm的行业最优水平。
晶湛半导体总裁程凯博士报告分享中
N面GaN材料的独特优势
N面GaN与传统的Ga面GaN（(0001)面）相比，具有相反的极性方向，从而展现出独特的物理特性，包括：
①异质结结构中二维电子气（2DEG）的限域性更好，欧姆接触电阻更低；
②自发极化电场与半极性面的存在，适合低压高频器件和光电器件。
N面GaN生长难题
N面GaN生长有2大难点：
1. 传统N面GaN正轴生长因Ga原子跃迁能力低易导致表面聚集，制约材料生长平整度；
N面GaN在正轴SiC衬底上生长 呈现粗糙且聚集的表面结果
2. 由于N面特殊性，背景杂质Si、O浓度相较于Ga面同样生长条件高出一个数量级，从而导致漏电。
破局N面GaN生长
晶湛半导体通过优化AlN成核机制，并精确控制6寸SiC衬底偏角，从而改善N面GaN晶体质量（GaN(002)<350 arcsec，GaN(102)<400 arcsec）和表面形貌（RMS~2nm），并且控制背景掺杂浓度低于SIMS检测线，成功制备出高晶体质量、低位错、高表面平整度的N面GaN材料。
晶湛半导体展示6寸N面GaN 生长优异的表面粗糙度结果
并且通过不同生长参数优化，将6寸外延片翘曲控制在30um以内，达到行业领先水平。
晶湛半导体展示6寸N面GaN 生长优化前后翘曲对比
行业影响
为第三代半导体提供新方向
N面GaN的生长在HEMT中展现出低导通损耗和高开关频率的潜力，为GaN在新能源、通信、人形机器人、光电等领域的创新应用提供了新方向。
晶湛半导体将在GaN材料前沿持续研发，构建合作共赢的产学研生态，提供标准化及定制化的材料解决方案，携手上下游合作伙伴，迎接氮化镓市场的机遇与挑战。
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