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材料製造プロセス

超高温域での高速成長を可能とする民生用低コスト単結晶6H-SiCインゴット成長技術

大阪府

株式会社新興製作所

2020年4月21日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 超高温域の高速成長と低コスト化の単結晶6HSiCインゴット成長技術の開発
基盤技術分野 材料製造プロセス
対象となる産業分野 環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車、ロボット、産業機械、情報通信、半導体、工作機械、エレクトロニクス、光学機器
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(精度向上)、環境配慮、低コスト化
キーワード 低コスト、省電力、高品質
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成26年度~平成28年度

プロジェクトの詳細

事業概要

次世代パワー半導体の実用化に向け「単結晶SICが大学や研究所、企業を中心に研究開発されているが、電気特性から4Hの為、ウエハコストが高いのが現状である。一方、情報通信インフラをはじめとした高周波デバイスにおいても、高速通信、大容量化に伴い、更なる高周波化、ハイパワー化が必要とされている。しかし、従来系デバイスにおいても性能限界が近く、LEDにおいて量産実績のあるGAN/SICデバイスのニーズがあり、そのニーズに対応する低価格の単結晶6HSICを作り普及させる。

開発した技術のポイント

超高温域の高速成長と低コスト化の単結晶6H-SiCインゴット成長技術により、『¥10,000/インチ』と掲げて、研究開発を推進する
(新技術)
6H-SiC大型・高速成長昇華炉
(新技術の特徴)
・坩堝内温度を2,700度まで上げ、原料昇華を促進する
・炉組で温度勾配を大きくし、熱エネルギー制御による拡散速度を増大化で高速成長を可能とする

具体的な成果

・単結晶6H-SiC高速成長の為の温度コントロール技術として、炉内の設計改善、操作パラメータ等の改善を行い、炉内温度は2,600℃以上の高温域で、目標60MMに対し58.2MMと目標の97%を達成し、その結晶の有効長48MMから62枚のウェハを得て、目標を達成できた
・2,700℃雰囲気下での減圧真空技術について、基礎実験を基に結晶の45Hの高速長尺成長を行い、結晶性として問題のないものができた
・SiC種の初期炭化欠陥防止技術は、結晶品質向上、歩留り向上の観点で重要であり、基礎データを蓄積した・長尺結晶の応用実験および結晶成長の研究開発により、6HSiC大型・高速成長昇華炉の開発に成功した
・革新的高速成長昇華技術の最適条件を確立した
・6HSiCインゴットを切断研磨して、ウェハの観察と評価を実施し、単結晶ウェハとして問題ないことを確認した

知財出願や広報活動等の状況

①関西サポインビジネス推進ネットワーク 第22回 関西機械用技術展 共同出展(2019年10月2日~10月4日)
②第34回ネプコンジャパン サポインワールド2020(2020年1月15日~1月17日)

研究開発成果の利用シーン

・SiC基板
‐GaNのエピを乗せる基板
‐京都工芸繊維大学の吉本研究室とSiCに関する協同研究を実施、30~35時間の成長時間において30MM前後のL長の3インチ結晶成長を実現した技術をベースとしている

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

サポイン事業の研究開発に際し初期の目標は達成できたが、市場背景の変化により、品質改善を推進中です。

提携可能な製品・サービス内容

共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

・安価なSiC基板
‐欠陥対策結晶は成長速度、成長量も大きく、ウェハ1枚当たりのコストは安価である

今後の実用化・事業化の見通し

・サンプル、試作品に関しては、事業化の為に特定ユーザーとの技術情報の共有と無償譲渡を行い、性能及び品質を満足するか否かの確認を行いながら改良していく必要がある
・平成28年度から特定ユーザーへの無償サンプル提供を開始しており、今後は大学の研究室等に対してもサンプルの提供を行う予定である

実用化・事業化にあたっての課題

市場の製品仕様や要求品質が課題(サイズやマイクロパイプ等)

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社新興製作所 管理部 参事  石井正教
事業管理機関 一般財団法人大阪科学技術センター  技術振興部
研究等実施機関 国立大学法人京都工芸繊維大学 副学長(理事)  吉本昌広(研究・産学地域連携担当)
アドバイザー 三菱電機株式会社

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社新興製作所(法人番号:1120001007758)
事業内容 太陽電池シリコン加工、電子部品・光学部品研磨加工
社員数 101 名
生産拠点 岡山県津山市中村595
本社所在地 〒534-0016 大阪府大阪市都島区友渕町3-4-22-208
ホームページ http://www.shinko-fh.co.jp/
連絡先窓口 管理部 石井正教
メールアドレス m.ishii@sinko-fh.co.jp
電話番号 0868-29-1200