砷化镓的技术工艺

中国掌握“半导体贵族”砷化镓单晶生产技术

作为第二代半导体，砷化镓单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。2001年7月31日，中国科学家宣布已掌握一种生产这种材料的新技术，使中国成为继日本、德国之后掌握这一技术的又一国家。 北京有色金属研究总院宣布，国内成功拉制出了第一根直径4英寸的VCZ半绝缘砷化镓单晶。

据专家介绍，砷化镓可在一块芯片上同时处理光电数据，因而被广泛应用于遥控、手机、DVD计算机外设、照明等诸多光电子领域。另外，因其电子迁移率比硅高6倍，砷化镓成为超高速、超高频器件和集成电路的必需品。它还被广泛使用于军事领域，是激光制导导d的重要材料，曾在海湾战争中大显神威，赢得“砷化镓打败钢铁”的美名。 据悉，砷化镓单晶片的价格大约相当于同尺寸硅单晶片的20至30倍。尽管价格不菲，目前国际上砷化镓半导体的年销售额仍在10亿美元以上。在“十五”计划中，我国将实现该产品的产业化，以占据国际市场。

主流的工业化砷化镓生长工艺包括：直拉法（Cz法）、水平布里其曼法（HB）、垂直布里其曼法（VB法）以及垂直梯度凝固法（VGF法）等。以上方法各有优劣，除了实际工艺制备的方法，另外一种就是通过计算机来实现砷化镓的晶体生长数值模拟，如利用FEMAG/VB能模拟VB、VGF法生长工艺，利用FEMAG/Cz能模拟CZ法生长工艺；国内北京有色金属研究总院在晶体生长过程中的微缺陷 、以及熔体和气流流动对晶体生长过程的影响作出了有效的计算模拟 ，对晶体生长的制备起到了技术指导的作用。

晶圆运输过程中只要保护好是不会碎的，化合物半导体晶圆单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称. 例如, 砷化镓晶圆的价格大约相当于同尺寸硅片的 20至 30倍. 目前, 以砷化镓, 氮化镓, 碳化硅为代表的宽禁带半导体材料在微波射频, 5G基站, 新能源汽车, 快充以及红外探测及激光制导发挥着重要的作用.

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