资讯 | 2英寸如约而至，“芯”材料震撼登场 奥趋光电正式发布2英寸

奥趋光电技术（杭州）有限公司，全球领先的AlN/AlScN材料综合解决方案服务商，日前发布了重磅产品——2英寸（Φ50.8 mm）高质量氮化铝单晶衬底，并启动小批量量产。

图1 直径26 mm、36 mm、 45 mm和57 mm 左右AlN单晶锭

今年6月，奥趋光电发布了新一代超宽禁带半导体高端材料——高质量氮化铝单晶衬底系列产品，Φ30 mm及以下尺寸（Φ25.4 mm、Φ20 mm、Φ15 mm、Φ10 mm、10×10 mm、10-20 mm M面）产品正式发售，同时公布了2英寸产品的小批量量产计划。这一次，2英寸氮化铝单晶衬底如约而至，高功率深紫外LED、紫外LD、紫外探测器、紫外预警及高功率、高频、高温电子器件等领域迎来了大功率芯片的最佳衬底材料及解决方案。

图2 奥趋光电UTI-AlN-050B系列2英寸高质量AlN单晶衬底，及其他各尺寸AlN单晶衬底

目前“UTI-AlN-050B系列Φ50.8 mm AlN单晶衬底”已公开发售，产品可在奥趋光电官网（产品链接：https://www.utrendtech.com/index.php?route=product/product&product_id=68）、微信小程序下单预定，或联系奥趋光电销售部门及国内外授权代理商垂询采购。

表1 奥趋光电高质量氮化铝单晶衬底系列产品及购买渠道

氮化铝（AlN）是新一代超宽禁带半导体高端材料，具有超大禁带宽度（高达6.2 eV）、高热导率、高击穿场强、高热稳定性，以及良好的深紫外透过率等卓越的性能优势，有着其它宽禁带半导体材料如SiC、GaN等所无法比拟的优势与效率（AlN与其他半导体材料性能参数对比见表2）。但由于AlN单晶生长难度高、条件苛刻，其制备难度远大于SiC、GaN等，全球的研发团队长期以来一直难以在AlN晶圆尺寸方面取得突破，此前全球仅两家美国企业可小批量生产2英寸AlN单晶衬底，产量极其有限，且由于该材料的特性、制备难度和在国防军工等领域的关键用途，任意尺寸的AlN单晶衬底均长年对华禁运。小尺寸的AlN单晶虽已在器件研发中广泛使用，但有限的晶圆尺寸和产量无法满足相关领域大规模产线制造的需要，这始终是制约AlN单晶衬底规模化应用的主要瓶颈之一。

表2 氮化铝与其他第三代半导体材料参数/性能对比

奥趋光电长期专注于超宽禁带半导体AlN晶圆衬底材料及其核心装备——全自动氮化铝PVT气相沉积炉的研发与制造，并致力于开发大尺寸、高质量、批量化、满足多领域工业化应用需要的AlN晶圆衬底产品，曾于2019年4月应诺贝尔物理学奖获得者天野浩教授为主席的组委会邀请，在日本横滨举行的LED工业应用国际会议（LEDIA-2019）上，推出全球最大尺寸的60 mm氮化铝单晶及晶圆样片（见图3）。在这一成果基础上，奥趋光电通过持续的高强度研发投入，不断推进大尺寸AlN单晶衬底产品制备工艺的优化、固化和全自动化制造设备的迭代，并实现了Φ50.8 mm（2英寸）高质量氮化铝单晶衬底产品的小批量量产。奥趋光电2英寸产品的发布，在使中国成为继美国之后第二个具备2英寸AlN单晶衬底小批量制造能力的国家，打破欧美长期对华技术封锁和产品禁运的同时，为AlN单晶作为芯片衬底材料，在高功率紫外光电器件、功率器件、射频器件及传感器等领域的规模化应用创造了可能，是AlN单晶材料发展正式步入产业化、市场化的“里程碑”。同时，奥趋光电正在规划建设全球最大、产能达20 000-30 000片/年的2英寸AlN单晶衬底生产线，并将启动3-4英寸AlN单晶的研发。2英寸及以上大尺寸AlN单晶衬底的批量化制造，将引领和促使下游相关领域芯片/集成电路产业驶入产品升级、技术革新的“快车道”。

图3 奥趋光电成功研制的全球最大直径的60 mm（2.5英寸左右）AlN单晶及晶圆，相关成果发表在知名学术期刊Physica Status Solidi A上，作为该期刊封面进行了特别展示，并被诺贝尔获奖者天野浩教授等引用

奥趋光电2英寸高质量氮化铝单晶衬底的发布，也是第三代半导体氮化铝单晶技术在全球范围内的一次突破性进展。如此前报道，AlN单晶分为N极性晶体及Al极性晶体，其中N极性晶体存在深紫外透光性等方面的固有缺陷。为制备高质量的AlN单晶衬底，奥趋光电采用了Al极性晶体的工艺技术路线，但Al极性晶体的生长难度较N极性晶体更大，甚至一度被认为无法生长，此前已被欧美绝大部分研究团队放弃。据奥趋光电CTO王琦琨博士介绍，奥趋光电在初期工艺选择中就采用了生长Al极性AlN晶体的技术路线，并在世界上首次成功开发了大尺寸AlN单晶生长自动化设备及其配套专利工艺，其中设备、热场及工艺已经过多轮迭代，并开创性地开发、固化了独有的热场、工艺及坩埚系统，有效地解决了钨系统下Al极性单晶生长过程中坩埚内的物质传输、生长速率控制、过饱和度分布及寄生形核等技术难题，从而制备出了具有高结晶质量、低位错密度及世界领先深紫外透光性的大尺寸Al极性AlN晶体。奥趋光电制备的AlN单晶衬底经权威第三方检测，关键参数处于世界领先水平，其中本次发布的Φ50.8 mm（2英寸）AlN单晶衬底产品参数、表征结果如下：

表3 UTI-AlN-050B系列（Φ50.8 mm）AlN单晶衬底产品参数

表4 奥趋光电高质量氮化铝单晶衬底部分表征结果