GaN on Sapphire 外延衬底
2–8 英寸 C 面（0001）GaN-on-sapphire 外延片：外延层厚 2–8μm，可选 UID / N 型 Si / P 型 Mg 掺杂，覆盖 LED、功率与射频器件研发。
产品介绍
GaN on Sapphire（蓝宝石基氮化镓外延片）是在 C 面（0001）蓝宝石衬底上以 金属有机化学气相沉积（MOCVD）等工艺外延生长氮化镓薄膜得到的复合衬底。GaN 为直接带隙 3.4 eV 的宽禁带半导体，与导电、不透明的硅衬底相比，蓝宝石绝缘且透明，配合 AlN 缓冲层可获得较高质量的极性 GaN 薄膜。
我们供应 2–8 英寸标准外延模板，外延层厚 2–8μm，掺杂可选非故意掺杂（UID）、N 型 Si 掺杂与 P 型 Mg 掺杂，标准模板均含 20–30nm AlN 缓冲层。可按 LED、功率器件、射频与探测等不同方向选择外延厚度与掺杂，具体结构由图或器件要求确定。
- 直径覆盖 2″（50.8mm）、4″（100mm）、6″（150mm）、8″（200mm）
- 外延（0002）XRD 摇摆曲线 FWHM 常规 < 300 arcsec，优级 < 200 arcsec
- 位错密度常规 < 5×10⁸/cm²，优级 < 1×10⁸/cm²
- N 型方阻典型 300–800 Ω/sq；UID 方阻 > 10⁶ Ω/sq
- 表面粗糙度 Ra < 0.5nm（AFM 5×5μm 扫描）
- 可选 MOCVD、HVPE 与 ELOG 三种外延路线，匹配量产均匀性、厚膜或超低位错需求
C 面蓝宝石基 GaN 外延片，含 AlN 缓冲层
应用场景
LED 照明与显示
直接带隙 3.4 eV 支持高效蓝光与紫外 LED，用于通用照明、背光与高亮度显示，是 GaN-on-sapphire 最成熟的量产方向。
功率电子
临界击穿场约 3.3 MV/cm 与二维电子气高迁移率，可实现高效率、高电压开关器件，详见功率电子（SiC/GaN）应用。
射频功放
高饱和电子漂移速度适合高频、高功率射频放大器，用于基站与雷达前端，见射频与功率器件应用。
传感器与探测器
宽禁带与热稳定性使器件可在高温、强辐照环境工作，用于恶劣环境下的传感与探测。
激光与光电子
通过 ELOG 降低位错密度获得激光级模板，用于蓝光激光二极管与光电子器件，相关方向见光电子与激光雷达应用。
科研与原型
外延厚度与掺杂可按需定制，适合新结构验证与工艺开发的小批量需求，见科研与原型应用。
能力介绍
- 外延生长：MOCVD 量产级（2″–8″，厚度均匀性典型 ±5%）、HVPE 厚膜/自支撑级（生长速率 50–200μm/hr）、ELOG 激光级（位错密度 < 5×10⁶/cm²）；
- 掺杂调控：UID、N 型 Si 掺杂与 P 型 Mg 掺杂，可按器件需要选择；
- 缓冲层：标准模板含 20–30nm AlN 缓冲层，用于缓解晶格失配；
- 衬底来源：蓝宝石（Al₂O₃）衬底，C 面（0001），厚度 430μm 或 650μm；
- 表面与标识：Ra < 0.5nm；激光标记符合 SEMI M12/M13，可打正面或背面柔标；
- 检测：XRD 摇摆曲线、AFM 粗糙度、方阻映射、位错密度与颗粒计数（0.3μm 下 ≤ 20 颗）。
蓝宝石衬底 + AlN 缓冲层 + GaN 外延层的典型叠层
从衬底到外延的一体化配套
可同时供应蓝宝石衬底与成品外延片；需要 GaN 与 SiC 等其他化合物方向的衬底，可参考SiC / GaN 衬底与GaAs / InP 衬底；外延后如需刻蚀、减薄或键合，可衔接刻蚀（DRIE）与定制加工。
参数规格
GaN-on-sapphire 外延片规格
| 参数项 | 典型规格 | 备注 |
|---|---|---|
| 衬底 | C 面蓝宝石（0001），厚 430μm 或 650μm | — |
| 直径 | 2″ / 4″ / 6″ / 8″ | — |
| 外延层厚 | 2μm、3.5μm、5μm、8μm（可定制） | — |
| 掺杂 | UID / N 型（Si）/ P 型（Mg） | 按器件方向选择 |
| XRD FWHM（0002 / 10-12） | < 300 / < 500 arcsec（常规）；< 200 / < 350 arcsec（优级） | — |
| 位错密度 | < 5×10⁸/cm²（常规）；< 1×10⁸/cm²（优级） | — |
| 方阻 | N 型 300–800 Ω/sq；UID > 10⁶ Ω/sq | — |
| 表面粗糙度 | Ra < 0.5nm（AFM 5×5μm） | — |
| 翘曲（Bow） | ≤ 40μm（4″）、≤ 80μm（6″）、≤ 120μm（8″） | — |
| 缓冲层 | AlN，20–30nm | 标准模板随片包含 |
外延生长方式对比
| 生长方式 | 直径 | 典型厚度均匀性 | 位错密度 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| MOCVD | 2″–8″ | ±5% | < 5×10⁸/cm² | 量产级外延片、通用器件 |
| HVPE | 2″–4″（典型） | — | < 1×10⁷/cm² | 厚膜与自支撑 GaN、特种结构 |
| ELOG | 2″–4″ | — | < 5×10⁶/cm² | 激光级模板、蓝光激光二极管 |
GaN 与其他半导体材料对比（典型值，随批次波动）
| 参数 | GaN | Si | GaAs | 4H-SiC |
|---|---|---|---|---|
| 禁带宽度（eV） | 3.4（直接） | 1.12（间接） | 1.42（直接） | 3.26（间接） |
| 临界击穿场（MV/cm） | 3.3 | 0.3 | 0.4 | 2.8 |
| 电子迁移率（cm²/V·s） | 2,000（二维电子气） | 1,350 | 8,500 | 900 |
| 饱和电子漂移速度（10⁷ cm/s） | 2.5 | 1.0 | 1.2 | 2.0 |
| 热导率（W/m·K） | 130（体材料） | 150 | 55 | 490 |
| 最高工作温度（°C） | > 500 | 150 | 200 | > 600 |
设备与工艺装备
外延片制备与外延后工序依托 MOCVD/HVPE 外延炉与配套量测设备，主要设备类别与用途如下：
| 设备类别 | 典型配置 | 用途 |
|---|---|---|
| MOCVD 外延炉 | 多片行星式反应腔，2″–8″ 承载 | 生长量产的 GaN 外延层与 AlN 缓冲层 |
| HVPE 反应炉 | 高温卤化物气相外延 | 快速生长厚膜与自支撑 GaN |
| 光刻与刻蚀 | 接触式/步进光刻 + ICP 刻蚀 | ELOG 掩模图形与台面刻蚀 |
| XRD 衍射仪 | 高分辨摇摆曲线与 ω-2θ 扫描 | 验证结晶质量（FWHM）与取向 |
| AFM 原子力显微镜 | 5×5μm / 10×10μm 扫描 | 测量表面粗糙度 Ra |
| 方阻 / 霍尔测试 | 四探针、霍尔效应测量 | 评估掺杂浓度与面内均匀性 |
| 颗粒与形貌检测 | 激光表面扫描、微分干涉显微镜 | 统计颗粒数与表面缺陷 |
实际案例
量产级外延模板供应
某 LED 器件团队需要稳定批次的 4 英寸 GaN-on-sapphire 外延片用于蓝光器件试产，要求结晶质量一致。
结果：以 MOCVD 量产级 4 英寸外延片供货，随批提供 XRD FWHM 与方阻数据，批次间参数保持一致。
高耐压结构外延定制
某功率器件团队研发高电压开关结构，需要较厚的外延层与特定掺杂浓度。
结果：按器件结构定制 5μm 外延与 N 型掺杂方案，交付样品并提供方阻分布与翘曲数据。
小批量多参数对比
某课题组需对比不同外延厚度与掺杂对器件性能的影响，希望一次采购多种规格。
结果：按 2μm / 3.5μm / 5μm 三种厚度与 UID、Si 掺杂组合小批量供货，便于同批对比实验。
常见问题
GaN-on-sapphire 与 GaN-on-SiC 该怎么选？
外延层厚度可以定制吗？
UID、N 型、P 型掺杂如何选择？
表中物性数据是保证值吗？
随片提供哪些检测数据？
可以只买蓝宝石衬底自己做外延吗？
外延生长方式有哪些可选？
位错密度和结晶质量如何？
有哪些尺寸可选？
表面粗糙度和翘曲如何？
告知直径、外延厚度与掺杂要求，获取外延片报价
2″–8″ · C 面（0001）· 随片检测数据 · 含税人民币报价