《产业分析》机台及制程 左右氮化镓磊晶优劣

在磊晶制程方面，氮化镓在矽晶圆(GaN-on-Si)及氮化镓在碳化矽(GaN-on-SiC)皆属异质接面磊晶技术，有异于GaAs半导体，磊晶大致上为同质接面磊晶，异质磊晶需克服不同材质之间的晶格匹配问题，磊晶层和基板间因热膨胀系数不同导致的应力问题，GaN-on-SiC比GaN-on-Si容易是因为GaN-on-SiC晶格不匹配(lattice mismatch)的程度较GaN- on-Si小，这也是GaN-on-Si的成品率普遍约在50%到60%左右，且多应用于电力电源产品的原因之一。

晶成半导体表示，跨入氮化镓制程当然需要具备氮化镓相关的材料知识，一整套高阶半导体的制程经验，掌握磊晶技术至为关键，且化学清洗技术、光阻形貌控制技术与介电质披覆技术等数十项制程关键技术亦会影响元件效能。

再者，采用何种机台制程生产磊晶也各有难度，目前氮化镓生产磊晶制程有MOVCD和MBE两种主要技术，其中MOCVD是将磊晶材料气化后沉积在基板上，好处是磊晶成长速度快，成本低，坏处是磊晶生长品质控制不易；MBE是将磊晶材料以分子束形式”写”在基板上，好处是磊晶以单分子种在基板上，品质控制精准，坏处是磊晶生长速度慢，成本高昂。

据了解，海外大厂如：IQE等皆已使用MOCVD量产GaN磊晶，且良率不低，晶成半导体延续晶电采用MOCVD机台制程，至于IET-KY则是以MBE技术进入GaN磊晶市场，晶成半导体及IET-KY(4971)未来发展有待观察。

在磊晶制程完成后，还要有完整的GaN device library，让Design house能有一个设计的遵循，环宇-KY表示，Library是靠经年累月和客户一起验证，确认每个元件是正确的而来，想要做好氮化镓产品，最重要的是有没有客户愿意在早期就和你一起做这个基本功，没有好的磊晶，怎么知道是制程的问题，没有好的制程，怎么知道是设计出问题，如果磊晶、制程及设计这3个都不能确定下来，做出来的东西有问题要去解决就难了，这是一环卡一环。

稳懋(3105)总经理陈国桦表示，由于磊晶结构与原理完成不同，砷化镓厂进入氮化镓制程需要对氮化镓磊晶重新学习，如前所述，有特别的欧姆接触制程和闸极和场板制程，这些都与一般砷化镓制程差异很大，须具备晶圆磨薄和后端开孔制程能力，要如何可以蚀刻SiC与GaN是重点，因为这二个材料的硬度很高，最后连带晶片切割制程都是很大的难关，这都与传统矽与砷化镓晶圆制程与处理不同。

环宇-KY(4991)表示，对于一家要进入GaN生产的GaAs公司，它需要开发一些独特的工艺，例如：与宽带隙半导体的欧姆接触、GaN表面的钝化、在栅极区域进行钝化的干燥蚀刻而不产生缺陷，通过SiC蚀刻背面过孔等，最困难是开发具有高RF功率性能和高可靠性的GaN HEMT元件，以进行高压操作，这些都需要长时间经验的累积。