中国の企業、杭州加仁半導体は、6インチおよび8インチの同質外延窒化ガリウムウェハーに対応した世界初の大規模生産ラインを設立したと発表しました。このマイルストーンは、同社が次世代パワー半導体の商業採用を加速させると考えています。同社は、先進的なチップメーカーに6インチ（100）方向の同質外延窒化ガリウムウェハーを納品したと述べており、これは安定したバルク生産と供給の開始を示しています。窒化ガリウムの応用範囲は、電気自動車や高圧電網から、太陽光発電蓄電システムや先進的なRF通信に至るまで広がっており、探求が進められています。その超広帯域ギャップにより、デバイスは従来のシリコンよりも高い電圧と温度に耐えることができ、次世代パワーエレクトロニクスの魅力的な候補材料となっています。
もし同社の生産声明が商業生産において成立すれば、大きなウェハーはこの材料をより広範な産業用途に推進するのに役立つでしょう。
同社によれば、現在市場に出回っている商業化可能な窒化ガリウムウェハーの直径は2インチから4インチの範囲であり、高性能パワーデバイスの大規模生産が困難になっています。加仁は、新しい生産ラインがこれらの製造障壁を克服し、独自の鋳造成長単結晶プロセスと最適化された金属有機化学気相成長（MOCVD）外延プロセスを組み合わせることで実現したと主張しています。同社は、その結晶成長技術が超厚の窒化ガリウム結晶を生産できると述べており、超薄基板プロセスにより基板の生産量が従来の方法に比べて3倍から4倍に向上しています。加仁によれば、この製造方法はパラジウムの消費を削減し、ウェハー1枚あたりの基板コストを80%以上削減することで、デバイスメーカーの材料コストを低下させるとしています。
加仁半導体の新生産ラインが窒化ガリウム技術の商業化を推進
同社が発表した資格データによれば、6インチ同質外延ウェハーの外延層の厚さは10ミクロンを超え、厚さの変動は1%未満です。同社は、この均一性のレベルが高圧、高周波、高温アプリケーションのパワーデバイスの製造歩留まりを改善する可能性があると述べています。加仁は、単結晶成長、基板加工、同質外延をカバーする完全な製造チェーンを確立したと主張しています。同社はまた、その生産ラインが6インチおよび8インチウェハーの生産をサポートできるとし、安定したバルク品質を維持できると指摘しています。国内のチップメーカーとの長期供給契約を結ぶだけでなく、加仁は海外の企業や研究機関も注文を開始しており、この技術への関心が高まっていることを示しています。
大きなウェハーは、半導体製造コストを削減するための重要なステップと見なされています。8インチウェハーが生産できるチップの数は約4インチウェハーの4倍であり、生産効率を向上させ、各デバイスのコストを削減します。しかし、一貫した品質の大きなウェハーを生産することは、窒化ガリウム製造における最大の課題の一つであり続けています。もし製造業者が信頼性高く生産を拡大できれば、この材料の商業パワーエレクトロニクス分野における実用性は大幅に向上するでしょう。
項目 規格 ウェハーサイズ 6インチ / 8インチ 外延層の厚さ 10ミクロンを超える 厚さの変動 1%未満