RFデバイス製造装置RF Device Solution
RFデバイス製造装置に関するお問い合わせRF（Radio Frequency）デバイスは、高周波信号の送受信や制御を担う電子部品の総称で、5Gや6G通信、さらには衛星通信システムにおいて重要な役割を果たしています。
通信分野では、5G/6Gの高周波化と大容量化が急速に進んでおり、従来材料のSiやGaAsでは性能限界が見えています。
そういった中で次世代材料の一つとしてGaNが注目されています。GaN Deviceは高い電力効率で大出力が得られ、通信分野においては基地局機器で採用され、消費電力と発熱を大幅に抑えられています。
また、GaN Deviceの中のGaN HEMTは高周波帯（Sub‑6〜ミリ波）での増幅性能が優れ、装置の小型・軽量化にも寄与し、設置数が増える5G基地局には必須となっています。こうした通信インフラの高度化を支えるため、GaN HEMTの採用が急速に広がっています。
今後ますます必要となる通信技術の進歩を実現するために、アルバックは様々な開発のもとソリューションを提案しています。
INDEX
GaN HEMTの製造工程における課題と対応装置
GaN HEMTの製造工程
① AlN膜 スパッタ
② GaN AlGaN層成長③ AlGaN エッチング
④ GaN スパッタ
⑤ SiN CVD
⑥ SiN エッチング
⑦ Au 蒸着
⑧ Ti/Al スパッタ
⑨ SiC Si エッチング
⑩ Au スパッタ
- ③ AlGaNエッチング工程の課題
GaN HEMTのAlGaN層へのエッチングダメージ
GaN HEMTのAlGaNエッチングはエッチング時のイオン等の影響で結晶構造が崩れやすく、結晶に欠陥が生じると電気特性に悪影響を及ぼします。その為、低ダメージエッチングが必要となります。ウェハーサイズの大型化による分布のばらつき
ウェハーサイズは4インチ、6インチ、8インチと大口径化が進んでいます。大口径化に向かう事でウェハーの面内分布制御の重要性が増していきます。
- ④ n⁺-GaN（高濃度n型GaN）層エピタキシャル（Epitaxial）再成長の課題
基板への熱ダメージ
GaN成膜をMOCVDで行うと1000℃以上の高温で成膜する為、基板へ熱ダメージが加わります。
AlGaNエッチング工程の課題解決
1. 低ダメージAlGaNエッチング
- 課題GaN HEMTのAlGaN層へのエッチングダメージ
GaN HEMTのAlGaN エッチングはエッチング時のイオン等の影響で結晶構造が崩れやすく、結晶欠陥が生じると電気特性に悪影響を及ぼします。その為、低ダメージエッチングが必要となります。
- 解決高精度専用RF電源を搭載し、低ダメージエッチングを実現
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アルバックでは高精度の専用RF電源を搭載することで、数Wレベルの低出力で、長時間出力誤差の少ない、低ダメージエッチングが可能となりました。
GaN層に低ダメージで処理をすることで高品質な結晶構造を保ちます。
通常のエッチングと低ダメージ処理を施したGaNの表面TEM像比較
2. 大口径ウェハーの面内分布制御
- 課題ウェハーサイズの大型化による分布のばらつき
ウェハーサイズは4インチ、6インチ、8インチと大口径化が進んでいます。大口径化に向かう事でウェハーのエッチング工程において面内分布制御の重要性が増していきます。
- 解決アルバック独自開発のプラズマ源「ISM-duo」を搭載し、高い面内分布均一性を実現
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アルバック専用設計のアンテナ、整合安定性の高い高周波電力分配ユニットを開発し、プラズマ密度分布を内外周で制御することで、プロセスとは別で分布制御を可能にします。
分配ユニットによるプラズマ密度分布の可変例
上記プラズマ密度分布に応じたエッチング分布の例
n⁺-GaN（高濃度n型GaN）層エピタキシャル（Epitaxial）再成長の課題解決
- 課題基板への熱ダメージ、再成長によるパターン形成
MO-CVD法によるn⁺-GaN成長
1000℃以上の熱負荷、n型キャリア濃度の不足、再成長のパターン形成
- 解決スパッタ法によるn⁺-GaN（高濃度n型GaN）再成長を実現
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アルバックではn⁺-GaN層のEpitaxial成長が可能なGaNスパッタ装置SEGulを開発しました。
n型キャリア密度20乗台のn⁺-GaN層をMO-CVDよりも低い700℃以下の環境で成長可能です。パターン付き基板への再成長にも対応しています。
【TEM / 再生長界面】
- Sputter GaN:100nm
- GaN Template:4.5μm (HVPE)
- Sapphire(0001) Sub.
ULVACの独自開発のGaN形成技術にて
GaNのEpitaxial成長を実現
Sputtering法で再成長させたGaN層のTEM画像
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