氮化鎵外延晶圓
GINECHIP 提供 2″–8″ 的 GaN-on-sapphire 外延晶圓，C-plane (0001) 取向，GaN 外延層厚度 2–8 μm，並支援 UID、N-type Si 或 P-type Mg 摻雜。採用 MOCVD、HVPE 與 ELOG 生長，適用於 LED、功率電子、RF 與光電應用。
概述
藍寶石襯底上的氮化鎵（GaN）結合了 3.4 eV 的直接能隙、3.3 MV/cm 的高臨界電場，以及 2DEG 電子遷移率 2,000 cm²/V·s。
我們的 GaN-on-sapphire 外延晶圓提供 2″–8″ 直徑，使用 C-plane (0001) 藍寶石襯底；GaN 外延厚度為 2–8 μm，並提供 UID、N-type Si 或 P-type Mg 摻雜選項。
所有標準模板均包含 XRD FWHM (0002) < 300 arcsec、位錯密度 < 5×10⁸/cm²，以及 20–30 nm 的 AlN 緩衝層，並提供符合 SEMI M12/M13 的雷射標記。
高品質等級的 GaN 模板，位錯密度 < 1×10⁸/cm²，XRD FWHM < 200 arcsec。
外延成長方法
我們使用 MOCVD、HVPE 與 ELOG 在藍寶石上成長 GaN-on-sapphire，以滿足對均勻性、厚度與晶體品質的不同需求。
MOCVD 量產級
2″–8″ · 高產能 · ±5% 均勻性
MOCVD 可提供大批量 GaN-on-sapphire 外延晶圓，直徑 2″–8″，厚度均勻性 ±5%，位錯密度低於 5×10⁸/cm²，確保量產級一致性。
HVPE 專用級
2″–4″ · 生長速率 50–200 μm/hr
HVPE 以 50–200 μm/hr 的生長速率生長厚層、可自支撐的專用 GaN 層，位錯密度低於 1×10⁷/cm²，適用於對元件結構要求更高的應用。
ELOG 雷射級
2″–4″ · <5×10⁶/cm² · 多步驟製程
ELOG 透過外延側向生長將位錯密度降低至 5×10⁶/cm² 以下，製成雷射級模板，適用於藍色雷射二極體應用。
成長方法比較
比較 MOCVD、HVPE 與 ELOG，對照您的優先目標：產能/產出效率、厚膜需求，或超低位錯密度。
MOCVD — 量產之選
MOCVD 可提供高產量的外延晶圓，厚度均勻性 ±5%，位錯密度低於 5×10⁸/cm²，確保穩定的量產等級品質。
HVPE — 厚膜與特殊應用
HVPE 以 50–200 μm/hr 生長厚膜或可獨立支撐的 GaN 層，位錯密度低於 1×10⁷/cm²，滿足苛刻器件結構需求。
ELOG — 雷射級
ELOG 採用外延側向覆蓋（Epitaxial Lateral Overgrowth），將位錯密度推至低於 5×10⁶/cm²，以製作達雷射級的模板。
材料比較
將 GaN 與矽（Si）、GaAs 以及 4H-SiC 在能隙、臨界電場、遷移率、飽和速度與熱性能方面進行比較。
| 參數 | GaN | 矽（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 |
使用 GaN 的功率電子
GaN 具有 3.3 MV/cm 的高臨界電場與 2DEG 遷移率 2,000 cm²/V·s，帶來高效率功率切換，且相較矽具有更低的導通與開關損耗。
憑藉 Johnson Figure of Merit 為 760、Baliga Figure of Merit 為 650（相對矽 = 1），GaN 支援用於資料中心、EV 充電器與再生能源的緊湊高頻功率轉換器。
適用於高電壓、高溫功率器件開發的 GaN-on-sapphire 模板。
技術規格
| 參數 | 可用範圍 / 值 |
|---|---|
| 基底基板 | C-plane sapphire (0001), 430μm or 650μm thickness |
| GaN 外延厚度 | 2μm, 3.5μm, 5μm, 8μm (custom on request) |
| 摻雜選項 | UID (unintentionally doped), N-type Si-doped, P-type Mg-doped |
| 位錯密度 | < 5×10⁸/cm² (typical); < 1×10⁸/cm² (premium grade) |
| 方阻 | N-type: 300–800 Ω/sq; UID: > 10⁶ Ω/sq |
| 表面粗糙度 | Ra < 0.5nm (AFM 5×5μm scan) |
| 晶圓翹曲 | ≤ 40μm (4″); ≤ 80μm (6″); ≤ 120μm (8″) |
| 可用直徑 | 2″ (50.8mm), 4″ (100mm), 6″ (150mm), 8″ (200mm) |
| AlN 緩衝層 | 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 能隙 | 3.4 eV (direct, wurtzite crystal structure) |
| 藍寶石熱膨脹 | 7.5×10⁻⁶/K (a-axis); 8.5×10⁻⁶/K (c-axis) at 300K |
| 藍寶石折射率 | nₒ = 1.768, nₑ = 1.760 at 633nm |
| 背面處理 | As-cut, lapped, or polished per customer specification |
| 雷射刻號 | SEMI M12/M13 compliant: soft-mark on front or back side |
| 顆粒計數 @ 0.3μm | ≤ 20 particles (laser surface scan) |
| 包裝 | Vacuum-sealed single-wafer containers, Class 100 cleanroom |
| 合規標準 | SEMI Standards, RoHS, REACH |
應用
LED 照明與顯示
寬直帶隙（3.4 eV）支援高效率藍光與 UV LED，適用於一般照明、背光以及高亮度顯示。
功率電子
高臨界電場（3.3 MV/cm）以及 2DEG 電子遷移率 2,000 cm²/V·s，可實現高效率、高電壓功率開關器件。
研發打樣
支援客製化外延厚度（2–8 μm）與摻雜選項（UID、Si、Mg），有利於快速打樣與製程開發。
射頻放大器
高飽和漂移速度（2.5×10⁷ cm/s）支援用於基地台與雷達的高頻、高功率 RF 放大器。
感測器與探測器
GaN 的寬能隙與熱穩定性，可讓感測器與探測器在惡劣環境中保持可靠性能。
衛星與航太
高溫運行（500 °C 以上）與輻射耐受性，適用於衛星與航太功率系統。
品質與認證
GINECHIP 的 GaN-on-sapphire 外延晶圓依據 ISO 9001:2015 生產，採用 100% 檢測、符合 SEMI M12/M13 的雷射標記，以及 RoHS/REACH 合規。