随着新能源汽车、智能电网、轨道交通等高压应用领域的加速发展，市场对具备高耐压特性与低能量损耗的功率半导体器件需求日益旺盛。作为第四代半导体的关键候选材料，氧化镓因具备优异的理论击穿场强、较低的导通电阻等突出性能，被广泛视为支撑下一代高压功率电子系统的核心材料，并已列入国家战略性新兴产业重点支持方向。
然而，从实验室材料优势迈向规模化芯片制造，高质量氧化镓同质外延技术长期成为产业化落地的主要瓶颈。在国际主流采用的氧化镓晶面（如β-(010)面）上进行外延生长时，极易诱发孪晶、位错等结构缺陷，严重影响外延层晶体完整性，进而导致器件实际耐压能力与良品率远低于理论极限，严重迟滞了该材料的工程化应用步伐。
近期，三安光电联合西安电子科技大学宽禁带半导体国家工程研究中心、杭州镓仁半导体有限公司，在氧化镓同质外延关键工艺方面实现重要进展。研究团队基于金属有机化学气相沉积（MOCVD）平台，通过精确调控前驱体流量、温度梯度及成核阶段动力学参数，显著抑制了外延初期孪晶形核行为，在2英寸氧化镓衬底上成功制备出高结晶质量的同质外延层。实测数据显示：全晶圆表面均方根（RMS）粗糙度优于0.5nm，X射线衍射半高宽（FWHM）与衬底水平相当，室温电子迁移率高达100cm²/(V·s)，表明外延层具备优异的电学与结构一致性。
依托该高性能外延材料，联合团队率先布局横向构型功率器件研发。相较于纵向器件依赖导电型衬底、需厚外延层且受限于氧化镓p型掺杂难等固有难题，横向结构可充分利用半绝缘型氧化镓衬底天然的高阻隔特性，通过优化栅极与漏极间距灵活提升耐压能力，同时兼容现有硅基平面工艺流程，大幅降低产线升级成本。在未引入复杂终端钝化或场板结构的前提下，所研制横向器件实测击穿电压达1420V，开关比超过10⁸，阈值电压均匀性达91%以上，充分验证了“材料—外延—器件”全链条工艺的成熟度与可控性。
现阶段，联合团队已建成2英寸氧化镓外延生长与器件流片能力，并已完成向6英寸及以上更大尺寸外延工艺的可行性验证与技术储备。本次三安光电携手西安电子科技大学、镓仁半导体所取得的产学研协同突破，不仅为氧化镓在智能电网、电动汽车主驱系统、高速轨道交通牵引变流器等高压场景的实用化部署提供了坚实的技术底座，更将有力加速我国第四代半导体产业的商业化进程。
