近日，九峰山实验室科研团队在全球首次实现8英寸硅基氮极性氮化镓（N-polar GaNOI）高电子迁移率材料的制备。该成果将助力射频前端等系统级芯片在频率、效率、集成度等方面越级提升，为下一代通信、自动驾驶、雷达探测、微波能量传输等前沿技术发展提供有力支撑。
氮化镓晶体结构的极性方向对器件性能和应用有着重要影响，根据晶体生长的极性方向，主要分为氮极性氮化镓（N-polar GaN）和镓极性氮化镓（Ga-polar GaN）两种相反的极化类型。已有研究表明，在高频、高功率器件等领域，氮极性氮化镓比传统的镓极性氮化镓技术优势更明显。作为高频通信与雷达探测的关键半导体材料，氮极性氮化镓已成为国际科研界深入探索的焦点。然而由于严苛的材料生长条件、高度复杂的工艺等瓶颈制约，目前国际上仅有少数机构可小批量生产2-4英寸氮极性氮化镓高电子迁移率衬底材料，且成本昂贵。
(a) 九峰山实验室8英寸N极性GaN晶圆实物照片, (b) N极性GaNOI截面透射电镜照片
九峰山实验室此技术成果，是全球首次在8英寸硅衬底上实现氮极性氮化镓高电子迁移率功能材料（N-polar GaNOI）制备，打破了国际技术垄断。其主要突破体现在以下三个方面：一是成本控制，采用硅基衬底，兼容8英寸主流半导体产线设备，深度集成硅基CMOS工艺，使该技术能迅速适配量产工艺；二是材料性能提升，材料性能与可靠性兼具；三是良率提升，键合界面良率超 99%。以上突破为该材料大规模产业化奠定了重要基础。
氮极性氮化镓主要应用领域
氮极性氮化镓材料在高频段（如毫米波频段）的性能非常出色，这对于需要高频操作的领域来说十分重要，5G/6G通信、卫星通信、雷达系统等领域都有望从中获益。
一旦突破量产技术临界点，氮极性氮化镓材料将在以上领域开辟新的应用场景，对产业发展起到革新性推动作用。所以氮极性氮化镓已成为国际科研界争相深入探索的焦点材料。
（来源：九峰山实验室）
