窒化ガリウム エピウェハ
GINECHIP は、C-plane (0001) 配向、GaN エピ層 2–8 μm、UID、N型 Si、または P型 Mg ドーピングに対応した 2″〜8″ の GaN-on-sapphire エピウェハを提供します。MOCVD、HVPE、ELOG による成長で、LED、パワーエレクトロニクス、RF、オプトエレクトロニクス用途を支えます。
概要
サファイア上の窒化ガリウム（GaN）は、3.4 eV の直接バンドギャップに加え、3.3 MV/cm の高い臨界電界と、2DEG の電子移動度 2,000 cm²/V·s を兼ね備えています。
当社のGaN-on-sapphire エピウェハは、2″〜8″の直径で提供しており、C-plane（0001）サファイア基板、GaNエピ厚さ2〜8 μm、UID、N型Si、またはP型Mgのドーピングに対応しています。
標準テンプレートには、XRD FWHM（0002）300 arcsec未満、転位密度5×10⁸/cm²未満、厚さ20〜30 nmのAlNバッファ層をすべて含め、SEMI M12/M13に準拠したレーザーマーキングを行います。
プレミアムグレードのGaNテンプレート：転位密度 < 1×10⁸/cm²、XRD FWHM < 200 arcsec。
エピタキシャル成長方法
当社ではMOCVD、HVPE、ELOGを用いてGaN-on-sapphireを成長させ、均一性、膜厚、結晶品質など各種要件に対応します。
MOCVD 量産グレード
2″–8″ · 高スループット · ±5% 均一性
MOCVD は、直径 2″–8″ の高品質 GaN-on-sapphire エピウェーハを大ロット供給し、厚み均一性 ±5%、転位密度 5×10⁸/cm² 未満を実現することで、量産グレードの安定した品質に対応します。
HVPE スペシャリティグレード
2″–4″ · 成長速度 50–200 μm/hr
HVPE は 50–200 μm/hr で厚膜の自立型およびスペシャリティ GaN 層を成長させ、転位密度を 1×10⁷/cm² 未満に抑えることで、要求の厳しいデバイス構造に対応します。
ELOG レーザーグレード
2″–4″ · <5×10⁶/cm² · 多段プロセス
ELOG は、エピタキシャル・ラテラル・オーバーグロース（ELOG）により転位密度を 5×10⁶/cm² 未満に低減し、青色レーザーダイオード用途向けのレーザーグレード・テンプレートを提供します。
成長方法の比較
MOCVD、HVPE、ELOGを比較して、優先度に合わせて選択—生産スループット、厚膜、または極低転位密度。
MOCVD — 生産向け
MOCVDは、高い生産量を実現するエピウェハを提供し、膜厚均一性±5%、転位密度5×10⁸/cm²未満を達成することで、安定した量産グレードの品質を実現します。
HVPE — 厚膜・スペシャル
HVPE は 50–200 μm/hr で厚膜またはフリースタンディング GaN 層を成長し、転位密度を 1×10⁷/cm² 未満に抑えることで、要求の厳しいデバイス構造に対応します。
ELOG — レーザーグレード
ELOG はエピタキシャル・ラテラル・オーバーグロースを用いて、転位密度を 5×10⁶/cm² 未満へ低減し、レーザーグレードのテンプレートを実現します。
材料比較
GaN をシリコン（Si）、GaAs、4H-SiC と比較し、バンドギャップ、臨界電界、移動度、飽和速度、熱特性を評価します。
| パラメータ | GaN | シリコン（Si） | GaAs | 4H-SiC |
|---|---|---|---|---|
| Bandgap (eV) | 3.4 (direct) | 1.12 (indirect) | 1.42 (direct) | 3.26 (indirect) |
| Critical Field (MV/cm) | 3.3 | 0.3 | 0.4 | 2.8 |
| Electron Mobility (cm²/V·s) | 2,000 (2DEG) | 1,350 | 8,500 | 900 |
| Saturation Velocity (10⁷ cm/s) | 2.5 | 1.0 | 1.2 | 2.0 |
| Thermal Conductivity (W/m·K) | 130 (bulk) / 250 (SiC) | 150 | 55 | 490 |
| Max Operating Temp (°C) | > 500 | 150 | 200 | > 600 |
| JFOM (Johnson Figure of Merit) | 760 | 1 | 3 | 280 |
| BFOM (Baliga FOM, relative) | 650 | 1 | 15 | 130 |
GaN によるパワーエレクトロニクス
GaN は臨界電界 3.3 MV/cm と 2DEG 移動度 2,000 cm²/V·s を備え、高効率なパワースイッチングを実現し、シリコンより導通損失およびスイッチング損失を低減します。
Johnson Figure of Merit が 760、Baliga Figure of Merit が 650（シリコン比 = 1）であることにより、GaN はデータセンター、EV 用充電器、再生可能エネルギー向けのコンパクトな高周波パワーコンバータを支えます。
高電圧・高温のパワーデバイス開発向けに評価された GaN-on-sapphire テンプレート。
技術仕様
| パラメータ | 利用可能な範囲 / 値 |
|---|---|
| ベース基板 | C-plane sapphire (0001), 430μm or 650μm thickness |
| GaN エピ膜厚 | 2μm, 3.5μm, 5μm, 8μm (custom on request) |
| ドーピングオプション | UID (unintentionally doped), N-type Si-doped, P-type Mg-doped |
| 転位密度 | < 5×10⁸/cm² (typical); < 1×10⁸/cm² (premium grade) |
| シート抵抗 | N-type: 300–800 Ω/sq; UID: > 10⁶ Ω/sq |
| 表面粗さ | Ra < 0.5nm (AFM 5×5μm scan) |
| ウェーハ反り | ≤ 40μm (4″); ≤ 80μm (6″); ≤ 120μm (8″) |
| 対応直径 | 2″ (50.8mm), 4″ (100mm), 6″ (150mm), 8″ (200mm) |
| AlN バッファ層 | 20–30nm, included in all standard templates |
| XRD FWHM (0002) | < 300 arcsec (typical); < 200 arcsec (premium) |
| XRD FWHM (10-12) | < 500 arcsec (typical); < 350 arcsec (premium) |
| GaN バンドギャップ | 3.4 eV (direct, wurtzite crystal structure) |
| サファイア熱膨張 | 7.5×10⁻⁶/K (a-axis); 8.5×10⁻⁶/K (c-axis) at 300K |
| サファイア屈折率 | nₒ = 1.768, nₑ = 1.760 at 633nm |
| 裏面仕上げ | As-cut, lapped, or polished per customer specification |
| レーザーマーク | SEMI M12/M13 compliant: soft-mark on front or back side |
| パーティクルカウント @ 0.3μm | ≤ 20 particles (laser surface scan) |
| 梱包 | Vacuum-sealed single-wafer containers, Class 100 cleanroom |
| 準拠規格 | SEMI Standards, RoHS, REACH |
アプリケーション
LED照明・ディスプレイ
広いダイレクトバンドギャップ（3.4 eV）により、一般照明、バックライト、 高輝度ディスプレイ向けの高効率な青色およびUV LEDを実現。
パワーエレクトロニクス
高い臨界電界（3.3 MV/cm）と 2DEG の電子移動度 2,000 cm²/V·sにより、高効率・高電圧のパワースイッチングデバイスが可能です。
研究開発の試作
カスタムのエピタキシャル厚み（2–8 μm）とドーピングオプション（UID、Si、Mg）により、迅速な試作とプロセス開発をサポートします。
RFアンプ
高い飽和速度（2.5×10⁷ cm/s）により、基地局やレーダー向けの高周波・高出力RFアンプを実現します。
センサー・検出器
GaNの広いバンドギャップと熱安定性により、過酷な環境でも堅牢なセンサー／検出器を実現します。
衛星・航空宇宙
高温動作（500 °C超）と耐放射線性により、衛星・航空宇宙向けのパワーシステムに最適です。
品質と認証
GINECHIP の GaN-on-sapphire epiwafers は ISO 9001:2015 のもとで製造され、100% 検査、SEMI M12/M13 準拠のレーザーマーキング、RoHS/REACH 適合を備えています。
GaN-on-sapphire エピウェハーを入手
エピ厚み、ドーピング、ウエハ径のご希望をお送りください。担当チームがお客様に合わせた見積りを返信します。