8吋、1200V 耐压是GaN产业突破的方向,瓶颈在于良率和成本。
最近,台湾企业基于GaN衬底的8吋生产线宣布量产,并且获得订单。这项技术有望实现1200V耐压,并且 衬底价格比SiC还便宜 。
EPC牵手世界先进
8吋氮化镓生产线量产
12月6日, EPC 宣布,他们与 世界先进(VIS) 签订了氮化镓功率半导体的代工生产协议,将于 2023 年初正式开始生产。
据悉,EPC将利用世界先进在 8 英寸GaN生产线 的代工能力,加强GaN 晶体管和集成电路的制造,从而增强他们在氮化镓功率转换领域的市场领导地位。
世界先进于1994 年成立,在中国台湾和新加坡拥有5个 8 英寸晶圆厂,2022 年平均月产能约为 26.2万片 。
在氮化镓领域,世界先进的“绝招”是 衬底——GaN-on-QST 。今年11月,世界先进已经完成了 650V GaN-on-QST器件的可靠性验证,正式进入 量产 。
良率90%
有望实现12英寸
GaN-on-QST是由美国 Qromis 公司提供,既可作硅衬底,也可作籽晶。2017年,他们与 Kyma 技术公司合作生产出第一款基于QST衬底技术自支撑 GaN 衬底(4英寸)。2020年1月,Qromis获得了 丰田汽车 公司的投资。
Qromis将这项技术授权给了2家公司,包括 世界先进以及信越化学 ,这两家企业今年都在加快 外延和器件 代工生产节奏。
Qromis的自支撑GaN衬底有三大优势,为此备受看好:
● GaN器件 良率可以达到90% 。
● 已发布6英寸和8英寸衬底,计划在2025年生产 12英寸GaN衬底 。
● 可以实现 1200V 器件耐压。
成本低至1000美元
QST技术原理剖析
2017年Kyma发布的文献显示,尽管QST技术是自支撑GaN衬底,但是衬底的制造成本与碳化硅衬底相差无几,满产状态下,每片晶圆的价格约为 1000美元 (每月100片)。
但是QST衬底还有优化的空间,Kyma表示,其抛光成本占比 高达38% ,如果通过进一步 优化抛光工艺 ,提高抛光去除率,衬底成本可以进一步降低。
根据文献,开发QST衬底的关键在于 生长GaN籽晶 。
由于氨热法难以生产高品质大直径生长 GaN 籽晶,Kyma 与 QROMIS 合作,采用了基于 QROMIS的 QST技术 ,转而采用 HVPE设备 生产籽晶。而QST籽晶的关键在于所谓的 Ceramic Core技术 ,据悉它与GaN的热失配更低,因此制程中能 降低翘曲破片 的概率,更有利于GaN实现量产。
总的来说,QST衬底的生产步骤包括: 在Ceramic Core上生长GaN缓冲层→生长厚厚的HVPE籽晶→剥离Ceramic Core→创建GaN衬底 。