近日上海芯元基半導體科技有限公司（以下簡稱「芯元基」）宣布，基於其獨創的DPSS襯底技術（藍寶石複合圖形襯底），該公司開發出了低位錯密度的高阻GaN（氮化鎵）材料，可用於電子功率器件和微波射頻器件等的製備。芯元基開發的GaN外延晶體質量已經高於藍寶石襯底的GaN晶體質量，同時結合該公司獨有的化學剝離技術可以完美地解決藍寶石襯底的散熱問題，為高端光電子器件、電子功率器件和微波射頻器件等提供了一個新的方向。
SiC（碳化矽）和Si（矽）基 GaN 是目前電子功率器件的主要襯底材料。SiC基GaN外延技術已經相對成熟，由於其晶體質量高、襯底導熱性好，在高端微波射頻電子功率市場中一直佔據主導地位，但由於SiC襯底加工困難以及價格非常昂貴，大大限制了該襯底的進一步應用開發。Si基GaN外延材料導熱性好，且價格低廉、尺寸大，器件工藝與集成電路產線兼容，行業主要選擇以Si基GaN外延技術為主要研究發展趨勢，但由於其位錯密度較高，比SiC高１-2個量級，普遍在10９量級，導致器件的可靠性差。隨著LED產業的快速發展，藍寶石襯底的成本越來越低，已經低於Si襯底，且位錯密度與SiC基相當，但由於藍寶石襯底的導熱性差，使藍寶石基GaN外延不能用於製作高端光電子器件、電子功率器件和微波射頻器件，以致於藍寶石襯底無法成為行業發展的選擇。芯元基在該領域的技術突破將使藍寶石襯底可能成為行業主要應用方向，對行業的發展起到重要的促進作用。
據悉，芯元基基於DPSS襯底開發的低位錯密度高阻GaN材料（測試厚度為2-2.5微米的GaN樣品）， 002面搖擺曲線的半高寬（FWHM）小於70arcsec，102面搖擺曲線的半高寬（FWHM）小於200arcsec，材料的面電阻（Rs）大於109Ω/□，在該材料上製作二維電子氣，方塊電阻（ Rs ）小於350 Ω/□，面載流子濃度（ni）接近9 *10 12 cm－２，遷移率（μ）大於2000cm 2 /(V·s)，已經優於普通藍寶石襯底上生長的GaN晶體質量，接近SiC基GaN（如表一）。
表一：不同襯底GaN材料的XRD數據及霍爾數據對比
芯元基由行業資深專家郝茂盛博士於2014年創辦，上海創徒、張江科投、中微半導體等先後進行了投資，並在上海臨港建設了中試生產線。經過5年多的潛心研發，芯元基已經形成了以藍寶石複合圖形襯底技術（DPSS）、化學剝離技術和晶圓級批量轉移技術等為核心的完整技術體系，這些技術是製造高端光電子器件的核心技術，是Micro LED 批量轉移的最優方案。芯元基的主要技術在中國、美國、日本、中國臺灣等均已獲專利授權，打破了該領域核心技術的國外壟斷，其技術水平位於全球前列。
目前，芯元基基於該技術所開發的365nm高端薄膜紫光晶片全部工藝已經成熟，並完成了客戶送樣認證，近期即將投入量產。這款晶片目前９5%以上依賴進口。同時，芯元基計劃用一年左右時間重點研發性價比更高的高端微波射頻電子功率器件，以打破國際廠商對高端電子器件的市場壟斷。