Sumitomo Chemical показывает: GaN-подложки, VCSEL и новый подход к эпитаксии

Sumitomo Chemical — японский химический гигант — не всегда первым приходит в голову, когда думаешь о полупроводниках. Но на самом деле у них серьёзные позиции в соединениях III-V, и в настоящее время они везде демонстрируют целый портфель разработок по GaN и InP, которые стоит разобрать внимательнее.

GaN-подложки: ставка на качество

Sumitomo уже выпускает высококачественные GaN-подложки для оптических и электронных устройств. Сейчас они разрабатывают подложки следующего поколения — с прицелом на высокоэффективные лазеры для обработки металлов, безртутные проекторы на лазерных источниках и другие устройства, которые в целом снижают нагрузку на окружающую среду.

Логика понятна: чем выше качество подложки, тем выше КПД и выходная мощность лазера. А это напрямую влияет на энергоэффективность конечного оборудования.
GaAs эпипластины для VCSEL

Отдельно Sumitomo Chemical производит GaAs эпипластины под VCSEL (вертикально-излучающие лазеры). Рынок здесь растёт быстро: распознавание лиц, LiDAR, 3D-сенсинг в смартфонах и автомобилях. Компания делает эпитаксиальные структуры, адаптированные под конкретные требования заказчика. Подход «tailored to customer needs» в этой нише — это именно то, что нужно, потому что универсальных решений в VCSEL почти не бывает.

Прорыв в эпитаксии: QF-HVPE для 6-дюймовых GaN-на-GaN пластин

Вот что меня особенно заинтересовало. На одной из конференций 19 января Шота Канеки из исследовательской лаборатории ICT & Mobility Solutions представил доклад о новой технологии кварц-фри гидридной газофазной эпитаксии — QF-HVPE. Sumitomo Chemical разработала процесс, который позволяет выращивать GaN-кристаллы высокой чистоты со скоростью более 100 мкм/ч на 6-дюймовых подложках GaN-на-GaN.

Что это даёт на практике? Остаточные концентрации кремния, кислорода и углерода — менее середины 10¹⁴ на см³. Это крайне низкие значения. И результаты впечатляют: рекордная холловская подвижность при комнатной температуре 1689 см²/В·с и внутренняя квантовая эффективность фотолюминесценции выше 20% при комнатной температуре. Для GaN-кристалла это очень сильные показатели.

Важно и то, что они не просто показали лабораторный результат, а недавно установили реактор масштаба массового производства под 6-дюймовые пластины. Это уже заявка на реальный выход в индустрию.

Если такое качество GaN-на-GaN эпитаксии удастся масштабировать, это может открыть дорогу целому классу устройств: вертикальные силовые GaN-приборы, высокоэффективные VCSEL, micro-LED дисплеи и даже детекторы рентгеновского излучения. Направления очень разные, но всех их сдерживало именно качество материала.