近日，深圳平湖实验室第四代半导体研究团队与新技术工程部团队传来喜讯：在氧化镓表面平坦化与无金欧姆接触工艺上双双取得重要进展。团队基于金属有机化学气相沉积（MOCVD）的氧化镓外延片，利用无金工艺实现了8E-7 Ω cm2的比接触电阻率并同时开发了氧化镓外延片表面平坦化新工艺，使氧化镓表面均方根粗糙度降至0.107nm，两项核心指标均达到业界最优水平，为我国第四代半导体自主可控与产业化落地再添关键支撑。
氧化镓是当前全球重点攻关的超宽禁带半导体核心材料，具备耐高压、耐高温、大功率等突出优势，是下一代高功率电力电子器件的理想选择。然而，长期以来，两大技术瓶颈制约着氧化镓器件走向量产：一是电极接触依赖贵金属金，成本高、热稳定性差；二是外延片表面粗糙，易引发缺陷与电场集中，影响器件可靠性。此次深圳平湖实验室研究团队一次性破解两大行业难题。
无金欧姆接触工艺：不用黄金造电极，成本降 90%，性能更稳
氧化镓欧姆接触工程长期依赖金（Au）基体系，而无金（Au-free）欧姆接触是实现量产落地与产业自主可控的关键技术。传统的金基接触虽能一定程度降低接触电阻，但存在高温扩散、热稳定性差、成本高昂、工艺不兼容等关键瓶颈，直接制约器件性能与量产的可行性。通过利用非贵金属的多层堆叠和界面工程实现的欧姆接触，成功达到比接触电阻率8E-7 Ωcm²（低于同规格有金工艺1E-6 Ω・cm²）的优异性能。相比传统金基工艺，新方案不仅避开工艺瓶颈和痛点，电极材料成本更可降低90%以上。
科普解读：
相当于给半导体修一条“低阻力高速路”，可以把氧化镓器件想象成大功率 “电力心脏”，电流要顺畅进出心脏，必须靠电极连接，这就好比给心脏接“血管”。以前做这个电极要用黄金打造，成本高，怕高温，没法大规模量产。
现在，深圳平湖实验室的新技术：改用便宜又常见的非贵重金属，像搭积木一样多层堆叠，修出一条更宽、更顺、更耐热的“电流高速路”。
结果有多牛？电流通过的阻力小到极致，材料成本大幅降低，还耐热、不扩散、能大规模造 —— 相当于把“金血管”换成了耐用又便宜的超导血管，更稳定可控、高效可量产！
氧化镓表面平坦化工艺：把 “粗糙砂纸” 磨成 “原子级镜面”
表面粗糙度是评价氧化镓单晶衬底与同质外延质量的重要参数。由于氧化镓外延生长具有显著的形貌继承效应，衬底表面起伏会直接传递至外延层，进一步放大表面缺陷。而粗糙的表面会产生大量晶格悬挂键和界面缺陷，引发界面态密度升高，同时表面微凸起易造成局部电场集中，诱发器件提前击穿。针对这一难点，研究团队开发了新表面平坦化工艺，使外延片表面的均方根粗糙度降低至0.107nm，相比初始粗糙度降低了6倍以上。达到原子级平整，大幅提升器件稳定性与耐压性能。
科普解读：
相当于给半导体做“顶级抛光”。氧化镓材料要做成器件，表面质量至关重要，就像铺高铁轨道：如果轨道表面坑坑洼洼、凸起无数，高铁跑起来就会颠簸、出轨，甚至翻车。
以前的氧化镓外延片，表面就像粗糙的磨砂纸，有很多微小凸起和坑洞，深圳平湖实验室的新工艺：直接给氧化镓做超精密抛光！把表面的 “坑洼、毛刺” 全抹平，最终均方根粗糙度仅0.107纳米——比初始状态光滑6倍以上，相当于把粗糙砂纸变成了完美镜面，平滑到原子级别。
好处很直观：电流跑在“镜面”上，不颠簸、不集中、不漏电，器件更耐用、耐压更高、寿命更长，就像高铁跑在平整的轨道上，又快又稳！
上述两项核心工艺的突破，直接打通氧化镓从材料到器件的关键链路，显著提升器件性能与可靠性，为其在新能源、轨道交通、智能电网等高功率电力电子领域的规模化应用奠定坚实基础，也进一步巩固我国在超宽禁带半导领域的自主创新优势。未来，随着无金工艺与超平整表面技术持续迭代，氧化镓离大规模商用更近一步，有望更快走进工业与民生应用，推动我国第四代半导体产业全球领跑。
（来源：深圳平湖实验室）
