窒化ガリウムエピタキシャルウェーハ: 製造プロセスの紹介

窒化ガリウム (GaN)エピタキシャルウェーハ成長は複雑なプロセスであり、多くの場合 2 段階の方法が使用されます。この方法には、高温ベーキング、バッファ層の成長、再結晶化、アニーリングなど、いくつかの重要な段階が含まれます。これらの段階全体で温度を注意深く制御することにより、2 段階成長法は格子不整合や応力によって引き起こされるウェーハの反りを効果的に防止し、これが主な製造方法となっています。GaNエピタキシャルウェーハ世界的に。

1. 理解エピタキシャルウェーハ

アンエピタキシャルウェーハ単結晶基板上に新しい単結晶層が成長する構造です。このエピタキシャル層は、最終デバイスの性能の約 70% を決定する重要な役割を果たしており、半導体チップ製造において重要な原材料となっています。

半導体産業チェーンの上流に位置し、エピタキシャルウェーハ半導体製造業界全体を支える基盤コンポーネントとして機能します。メーカーは、化学蒸着 (CVD) や分子線エピタキシー (MBE) などの高度な技術を利用して、基板材料上にエピタキシャル層を堆積および成長させます。これらのウェーハは、フォトリソグラフィー、薄膜堆積、エッチングなどのさらなる処理を経て、半導体ウェーハになります。続いて、これらのウエハース個々のダイにダイシングされ、パッケージ化およびテストされて、最終的な集積回路 (IC) が作成されます。最終製品がすべての仕様と性能要件を確実に満たすためには、チップ製造プロセス全体を通じて、チップ設計段階との継続的な対話が重要です。

2. GaNの応用分野エピタキシャルウェーハ

GaN の固有の特性により、GaNエピタキシャルウェーハ高電力、高周波、中～低電圧動作を必要とするアプリケーションに特に適しています。主要な応用分野には次のようなものがあります。

高降伏電圧: GaN のバンドギャップが広いため、デバイスは従来のシリコンまたはガリウムヒ素に比べて高い電圧に耐えることができます。この特性により、GaN は 5G 基地局や軍事レーダー システムなどのアプリケーションに最適です。

高い変換効率: GaN ベースのパワー スイッチング デバイスは、シリコン デバイスに比べてオン抵抗が大幅に低いため、スイッチング損失が低減され、エネルギー効率が向上します。

高い熱伝導性: GaN の優れた熱伝導性により、効率的な熱放散が可能になり、高出力および高温のアプリケーションに適しています。

高い降伏電界強度: GaN の降伏電界強度は炭化ケイ素 (SiC) に匹敵しますが、半導体プロセスや格子不整合などの要因により、GaN デバイスの耐電圧容量は通常 1000V 程度に制限され、安全な動作電圧は一般に 650V 未満です。

3. GaNの分類エピタキシャルウェーハ

GaN は、第 3 世代の半導体材料として、高温耐性、優れた適合性、高い熱伝導率、広いバンドギャップなど、多くの利点を備えています。これにより、さまざまな業界で広く採用されるようになりました。GaNエピタキシャルウェーハ基板材料に基づいて、GaN-on-GaN、GaN-on-SiC、GaN-on-サファイア、GaN-on-シリコンに分類できます。このうち、GaNオンシリコンウェーハ生産コストが低く、製造プロセスが成熟しているため、現在最も広く使用されています。**