ข่าวอุตสาหกรรม: PVA TePla และ Fraunhofer IISB จัดตั้งห้องปฏิบัติการร่วมสำหรับวัสดุตั้งต้นอะลูมิเนียมไนไตรด์

สถาบัน Fraunhofer IISB (Institute for Integrated Systems and Device Technology) ในเมือง Erlangen และบริษัท PVA TePla AG ผู้ผลิตระบบพลาสมาไมโครเวฟและคลื่นความถี่วิทยุในเมือง Wettenberg ได้ผนึกกำลังความเชี่ยวชาญของทั้งสองสถาบันในห้องปฏิบัติการร่วมเพื่อผลิตผลึกอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN)

ความร่วมมือครั้งนี้ถือเป็นครั้งแรกในยุโรป ที่ช่วยให้สามารถผลิตแผ่นรองพื้นอะลูมิเนียมไนไตรด์แบบผลึกเดี่ยวขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 นิ้ว ในปริมาณน้อยโดยได้รับการสนับสนุนจากภาคอุตสาหกรรม เพื่อใช้ในการวิจัยและพัฒนา ซึ่งจะช่วยเพิ่มปริมาณแผ่นรองพื้นอะลูมิเนียมไนไตรด์ในยุโรปอย่างมีนัยสำคัญ และส่งผลให้การพัฒนาอุปกรณ์และระบบที่ใช้อะลูมิเนียมไนไตรด์เป็นพื้นฐาน รวมถึงการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเร็วขึ้น

อะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) เป็นหนึ่งในวัสดุที่มีศักยภาพสูงที่สุดสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูงรุ่นต่อไป ในฐานะสารกึ่งตัวนำที่มีช่องว่างแถบพลังงานกว้างมาก (UWBG) AlN เปิดโอกาสใหม่ๆ ในด้านโฟโตนิกส์ อิเล็กทรอนิกส์กำลัง อิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูง และอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานภายใต้สภาวะสุดขั้ว จนถึงปัจจุบัน การขาดแคลนแผ่นรองพื้น AlN คุณภาพสูง พื้นที่ขนาดใหญ่ และราคาเหมาะสม ได้เป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาของระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ AlN เป็นพื้นฐาน

“ด้วยห้องปฏิบัติการร่วมนี้ เรากำลังวางรากฐานเพื่อให้มั่นใจได้ว่าจะมีวัสดุตั้งต้น AlN จากยุโรปอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับอุปกรณ์ AlN ประสิทธิภาพสูงรุ่นต่อไป” ดร. สเวน เบเซนดอร์เฟอร์ หัวหน้ากลุ่มวัสดุไนไตรด์และผู้รับผิดชอบการพัฒนาวัสดุ AlN ที่ Fraunhofer IISB กล่าว “ร่วมกับ PVA TePla เราได้นำความเชี่ยวชาญด้านการเติบโตของผลึกในระดับอุตสาหกรรมมาใช้ ซึ่งเป็นการสร้างเงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับการถ่ายทอดไปสู่การใช้งานจริง”

เทคโนโลยีอุปกรณ์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว ผสานกับองค์ความรู้เฉพาะด้านกระบวนการ

ในห้องปฏิบัติการร่วม Fraunhofer IISB ใช้เทคโนโลยี PVT (physical vapor transport) ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของตนเองในการผลิตผลึก AlN ขนาด 2 นิ้ว ในกระบวนการนี้ ผง AlN จะถูกทำให้ระเหยในเบ้าหลอมที่อุณหภูมิสูงกว่า 2000°C และตกตะกอนลงบนผลึกต้นแบบ PVA TePla เป็นผู้จัดหาระบบ PVT สำหรับวัตถุประสงค์นี้ ซึ่งมีการใช้งานทั่วโลกอยู่แล้วสำหรับผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 นิ้ว และขณะนี้ได้รับการดัดแปลงเป็นพิเศษสำหรับการปลูกผลึก AlN ขนาด 2 นิ้ว

ด้วยความเชี่ยวชาญด้านกระบวนการจาก Fraunhofer IISB ทีมงาน PVA TePla จึงสามารถผลิตผลึก AlN ที่มีคุณภาพเทียบเท่าได้ในโรงงานของตนเองอย่างรวดเร็ว ห้องปฏิบัติการร่วมนี้มุ่งเน้นการผลิตผลึก AlN ขนาด 2 นิ้วในปริมาณน้อยอย่างมีเสถียรภาพ ขณะนี้กำลังทยอยเพิ่มกำลังการผลิตเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของกระบวนการ ความสามารถในการทำซ้ำ ผลผลิต และโครงสร้างต้นทุนอย่างเป็นระบบ

“ด้วยอะลูมิเนียมไนไตรด์ เรากำลังร่วมกันสร้างเทคโนโลยีรุ่นใหม่ต่อจากซิลิกาคาร์ไบด์” ดร. แยน ไพเฟอร์ รองประธานฝ่ายวิจัยและพัฒนาของ PVA TePla กล่าว “ด้วยห้องปฏิบัติการร่วมนี้ เราสามารถผสานความเชี่ยวชาญด้านอุปกรณ์ของเราเข้ากับองค์ความรู้ด้านกระบวนการของ Fraunhofer IISB ได้โดยตรง ทำให้เราสามารถนำเสนอโซลูชันที่ตรงกับความต้องการของตลาดแก่ลูกค้าทั่วโลกของเราได้ตั้งแต่เนิ่นๆ” เขากล่าวเสริม “เป้าหมายร่วมกันของเราคือการกระตุ้นการพัฒนาตลาดในภาคส่วนอะลูมิเนียมไนไตรด์ผ่านวัสดุตั้งต้นที่เหมาะสม และสนับสนุนบริษัทที่ต้องการเข้าสู่สาขานี้ในฐานะพันธมิตรทางเทคโนโลยีด้วยอุปกรณ์ที่เหมาะสมและความเชี่ยวชาญด้านกระบวนการที่เกี่ยวข้อง”

เสริมสร้างอำนาจอธิปไตยทางเทคโนโลยีของยุโรปผ่านการขยายขนาดอุตสาหกรรม

ผลึก AlN ที่ผลิตในห้องปฏิบัติการร่วมจะถูกนำไปแปรรูปเพิ่มเติมที่ Fraunhofer IISB ให้เป็นพื้นผิว AlN ที่พร้อมสำหรับการปลูกผลึก และส่งต่อไปยังกระบวนการพัฒนาและขยายขนาดในระดับอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ ผ่านบริษัทวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ LZE GmbH ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองเออร์ลังเงน “สำหรับอธิปไตยด้านเซมิคอนดักเตอร์ของยุโรป การพัฒนาวัสดุสำคัญใหม่ๆ ไม่เพียงแต่ต้องได้รับการพัฒนาเท่านั้น แต่ยังต้องส่งต่อไปยังการใช้งานในอุตสาหกรรมและการสร้างมูลค่าที่สามารถขยายขนาดได้อย่างรวดเร็วด้วย” ดร. คริสเตียน ฟอร์สเตอร์ กรรมการผู้จัดการของ LZE กล่าว “ด้วยตลาดสำหรับเทคโนโลยีล้ำสมัย LZE GmbH ให้บริษัทและสถาบันวิจัยต่างๆ เข้าถึงพื้นผิว AlN ได้อย่างเปิดกว้างและไม่เหมือนใครในระดับโลก ด้วยวิธีนี้ เราช่วยให้มั่นใจได้ว่าการใช้งานที่มีศักยภาพสำหรับตลาดอุตสาหกรรมขนาดใหญ่จะออกสู่ตลาดได้เร็วขึ้น”