2025年5月15-16日，由浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心、半導(dǎo)體在線主辦，杭州鎵仁半導(dǎo)體有限公司、奧趨光電技術(shù)（杭州）有限公司、寧波晶鉆科技股份有限公司承辦的2025年第四代半導(dǎo)體技術(shù)研討會(huì)在杭州成功舉行。北京大學(xué)沈波教授、山東大學(xué)陶緒堂教授、中國(guó)電子科技集團(tuán)第十三研究所馮志紅首席科學(xué)家、中山大學(xué)王鋼教授、九峰山實(shí)驗(yàn)室魏強(qiáng)民首席專家、鄭州大學(xué)單崇新教授、哈爾濱工業(yè)大學(xué)朱嘉琦教授、西安交通大學(xué)王宏興教授、奧趨光電創(chuàng)始人吳亮博士、南京大學(xué)葉建東教授等專家出席會(huì)議并作大會(huì)報(bào)告。

氮化鋁（AlN）是第四代超寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有超大禁帶寬度（高達(dá)6.2 eV）、高熱導(dǎo)率、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高熱穩(wěn)定性，以及良好深紫外透過率等卓越的性能優(yōu)勢(shì)，是制備新一代超高功率電子、6G射頻及紫外光電器件和芯片的理想材料。但由于AlN單晶生長(zhǎng)技術(shù)困難、工藝條件苛刻，其制備難度遠(yuǎn)大于SiC、GaN及Ga₂O₃等寬禁帶半導(dǎo)體材料。盡管經(jīng)過近50年的發(fā)展（如圖1），在全球范圍內(nèi)，受制于AlN晶體生長(zhǎng)與加工工藝的復(fù)雜性，制造良率低、生產(chǎn)成本高及供應(yīng)量有限等是其產(chǎn)業(yè)化道路上面臨的主要障礙。針對(duì)這些難題，全球領(lǐng)先的AlN材料綜合解決方案服務(wù)商奧趨光電技術(shù)（杭州）有限公司日前在杭州舉辦的“2025第四代半導(dǎo)體技術(shù)研討會(huì)”正式推出了AlN單晶襯底全流程高良率解決方案，使得2英寸AlN單晶襯底在全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)大批量、大規(guī)模化制造成為可能，并兼容奧趨光電未來4英寸的大批量、規(guī)模化制造。 

圖1 AlN單晶材料50年發(fā)展重要里程碑

（1）全自動(dòng)國(guó)產(chǎn)化裝備鏈

奧趨光電開發(fā)出一系列具備完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)化AlN單晶生長(zhǎng)設(shè)備。其中UTI-PVT-D075H及其升級(jí)UTI-PVT-D100H型氮化鋁單晶氣相沉積爐均為中國(guó)首臺(tái)具備最大4英寸AlN單晶生長(zhǎng)能力的全自動(dòng)商業(yè)化長(zhǎng)晶裝備，滿足大批量、規(guī)模化制造要求，為高可靠性、重復(fù)性及高良率長(zhǎng)晶在設(shè)備端奠定了基礎(chǔ)。

（2）數(shù)字化晶體生長(zhǎng)工藝鏈 

奧趨光電自主開發(fā)出全球首款專業(yè)化AlN長(zhǎng)晶工藝有限元模擬仿真工具，包括多項(xiàng)流傳質(zhì)仿真模塊、雜質(zhì)傳輸仿真模塊、生長(zhǎng)速率預(yù)測(cè)仿真模塊、過飽和度仿真模塊、三維各向應(yīng)力仿真模塊等。基于數(shù)字化模擬仿真技術(shù)，通過生長(zhǎng)室的優(yōu)化設(shè)計(jì)及不同工藝段的溫度分布、生長(zhǎng)前沿的徑向溫度梯度、生長(zhǎng)室內(nèi)的物質(zhì)傳輸及過飽和度等精確控制，為生長(zhǎng)無寄生形核、無裂紋的大尺寸AlN單晶的穩(wěn)定和可重復(fù)性生長(zhǎng)奠定了工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

（3）超精密晶圓加工工藝鏈

奧趨光電克服了AlN晶片脆性大、硬度高，后處理切割過程中易碎裂，拋光過程中Al面/N面難以獲取原子級(jí)平整表面的技術(shù)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了300-700um厚AlN晶圓片的批量化多線切割；并通過開發(fā)適用于AlN材料的高效率拋光液、化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)（CMP），實(shí)現(xiàn)了AlN晶片原子級(jí)平整的拋光表面的批量加工，Al/N極性面粗糙度分別小于0.2 nm、1 nm。

美國(guó)Crystal IS公司于2022年開發(fā)出3英寸AlN單晶晶圓，于2023年發(fā)布了直徑為100 mm的AlN單晶襯底樣片，并于2024年宣稱開發(fā)出可用面積達(dá)99%的直徑100 mm單晶AlN襯底。而美國(guó)DARPA（美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局）自2024年10月先后資助美國(guó)HexaTech公司1020萬美元開發(fā)并商業(yè)化4英寸AlN單晶襯底、美國(guó)Raytheon（美國(guó)雷神公司）開發(fā)基于AlN的超寬禁帶半導(dǎo)體器件（金額未公開）；中國(guó)企業(yè)也正齊頭并進(jìn)，奧趨光電技術(shù)（杭州）有限公司于2019年開發(fā)出當(dāng)時(shí)全球最大，直徑60mm的AlN單晶及晶圓，2021年實(shí)現(xiàn)2英寸AlN單晶襯底的小批量生產(chǎn)，2022年開發(fā)出3英寸晶圓。本次奧趨光電AlN單晶襯底全流程高良率解決方案的推出，標(biāo)志著制約全球AlN產(chǎn)業(yè)鏈單晶材料端多年瓶頸的取得最新重大突破，并構(gòu)建起“裝備配套、晶體生長(zhǎng)、精密加工”全鏈條自主可控的超寬禁帶半導(dǎo)體AlN材料產(chǎn)業(yè)化體系。奧趨光電將基于儲(chǔ)備技術(shù)，進(jìn)一步開展4英寸AlN晶圓制備研發(fā)、質(zhì)量提升及制造良率，以滿足新一代超高功率電子、6G射頻及紫外光電器件/芯片對(duì)AlN單晶襯底的應(yīng)用要求，保持與美國(guó)在AlN材料領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，助力我國(guó)關(guān)鍵戰(zhàn)略電子材料綜合保障能力的提升。

AlN單晶襯底材料因其優(yōu)異性能，已成為全球半導(dǎo)體技術(shù)研究的前沿、產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)和戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。近年來，美國(guó)和中國(guó)企業(yè)在AlN單晶襯底研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面“激戰(zhàn)正酣”。

圖2 “2025第四代半導(dǎo)體技術(shù)研討會(huì)”圓桌對(duì)話

圖3 “2025第四代半導(dǎo)體技術(shù)研討會(huì)”圓桌對(duì)話

在杭州召開的“2025第四代半導(dǎo)體技術(shù)研討會(huì)”圓桌對(duì)話環(huán)節(jié)（如圖2），奧趨光電創(chuàng)始人吳亮博士對(duì)AlN材料及其產(chǎn)業(yè)化有關(guān)提問時(shí)表示：

上述工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重大專項(xiàng)（批準(zhǔn)號(hào)：2022YFB3605302）、國(guó)家自然基金（批準(zhǔn)號(hào)：61874071、61725403、61827813、62121005）及浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（批準(zhǔn)號(hào)：2020C01145）等項(xiàng)目的支持。

關(guān)于奧趨光電

奧趨光電是由海歸博士團(tuán)隊(duì)、半導(dǎo)體領(lǐng)域頂尖技術(shù)專家領(lǐng)銜，于2016年5月創(chuàng)立的高新技術(shù)、創(chuàng)新型企業(yè)，總部位于浙江省杭州市。奧趨光電核心專注于第三代/第四代超寬禁帶半導(dǎo)體氮化鋁晶圓襯底材料、藍(lán)寶石基/硅基/碳化硅基氮化鋁/氮化鋁鈧薄膜模板、全自動(dòng)氮化鋁PVT氣相沉積爐及其相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、制造與銷售，核心產(chǎn)品被列入《中國(guó)制造2025》關(guān)鍵戰(zhàn)略新材料與裝備目錄，是制備深紫外LED芯片、5G射頻前端濾波器、MEMS壓電傳感器等各類紫外發(fā)光器件、高溫/高頻射頻器件、高頻/高功率電子及激光器件的理想襯底/壓電材料。

奧趨光電經(jīng)過多年的高強(qiáng)度研發(fā)投入，于2019年成功開發(fā)出全球最大，直徑60mm的氮化鋁單晶及晶圓，并于2022年開發(fā)出直徑達(dá)76mm的鋁極性氮化鋁單晶及3英寸晶圓樣片，于2025年5月成功開發(fā)出4英寸晶圓樣片，奧趨光電同時(shí)也是全球首家藍(lán)寶石基氮化鋁薄膜模板大批量制造商。目前可向客戶提供2英寸及以下尺寸高質(zhì)量氮化鋁單晶襯底、2/4/6英寸藍(lán)寶石基/硅基/碳化硅基氮化鋁、氮化鋁鈧薄膜模板、氮化鋁單晶氣相沉積爐及熱處理設(shè)備等產(chǎn)品，同時(shí)向客戶及合作伙伴提供從設(shè)備設(shè)計(jì)、熱場(chǎng)設(shè)計(jì)、熱場(chǎng)模擬仿真技術(shù)開發(fā)、咨詢及生長(zhǎng)工藝優(yōu)化到晶圓制程等全環(huán)節(jié)的完整工藝解決方案與專業(yè)技術(shù)服務(wù)。截止2024年12月，共申請(qǐng)/授權(quán)國(guó)際、國(guó)內(nèi)專利60余項(xiàng)，是全球范圍內(nèi)本領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量最多的企業(yè)之一，被公認(rèn)為本領(lǐng)域全球技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。