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立体造形

LED用GaNエピ基板に適用する直径6-inchサファイア結晶基板を高品質かつ低価格で提供可能な製法の開発に成功

福島県

NELクリスタル株式会社

2020年3月26日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 大形・高品質・低価格VB法サファイア結晶基板の開発・実用化
基盤技術分野 立体造形
対象となる産業分野 環境・エネルギー、自動車、スマート家電、光学機器
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成23年度~平成25年度

プロジェクトの詳細

事業概要

LED用GANエピ基板に適用する大口径・低価格・高品質サファイア結晶基板を実現するため、大形高性能高融点金属るつぼの開発、高密度アルミナ粉凝縮焼結体形成技術の開発、高収率・高歩留まり育成種子結晶の提案と技術確立を行い、これら要素技術を総合化して、直径6-INCHサファイア結晶製造と基板加工技術を高度化・実用化する。これにより、次世代LED照明産業の振興と省エネルギ-社会の実現に大きく寄与する

開発した技術のポイント

大形高性能高融点金属るつぼの開発、高密度アルミナ粉凝縮焼結体形成技術の開発、高収率・高歩留まり育成種子結晶の提案と技術確立を行い、これら要素技術を総合化して、直径6-inchサファイア結晶製造と基板加工技術を高度化・実用化する
(新技術)
大形高性能融点金属るつぼ、高密度アルミナ粉凝縮焼結体形成技術を開発した
(新技術の特徴)
・るつぼの形状、材料、内壁加工状態などを最適化した
・アルミナ原料の純度や焼結条件などを最適化した

具体的な成果

・大形・高性能高融点金属るつぼの開発
‐使用の経過に伴い発生する表面の荒れや結晶粒の固着に伴う歩留まり低下に対し、ウェットブラスト処理を採用し、6-inchのるつぼも対応出来ることを明らかにした
・高密度アルミナ粉凝縮焼結体成型技術の開発
‐型プレス+CIP成型品を1,500℃で3時間焼成すれば十分であることが明らかとなるとともに、6-inch用高密度アルミナ粉凝縮結晶も作製できた
・各形状の種子結晶による高収率・高歩留まり単結晶の育成技術の確立
‐小傾角境界等の育成の問題点を回避し、研磨加工したウェハがLED使用に可能な品質であることを確認した

研究開発成果の利用シーン

・直径6-inchサファイア結晶
・直径6-inchGaNエピタキシャル用サファイア基板作製に向けた上記結晶の切断・研磨技術を活用したサービス

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

大形・高性能高融点金属るつぼ、高密度アルミナ粉凝縮焼結体成型技術、並びに各形状による種子結晶による高収率・高歩留まりの単結晶育成技術を確立し、実用化間近の段階となっている

製品・サービスのPRポイント

LED製造に要求される結晶品質を維持した大口径(6-inch)サファイア結晶を使用することにより、大量生産とコスト低減の両方へ寄与
・直径6-inch、長さ300mm以上のサファイア結晶育成に適用できる高融点金属るつぼを開発した
・結晶育成に使用するアルミナ原料の純度、焼結条件などの最適条件を確立した
・各形状の種子結晶による高収率・高歩留まりのサファイア単結晶の育成技術を確立した

これらの技術により、6-inch単結晶の育成に成功した

今後の実用化・事業化の見通し

・平成25年度の途中からLED用サファイアの需要過多の状況が顕著となり、サファイア基板の市場が停滞し、新規参入の機会を逸した
・平成26年度は一部回復が見られるものの、既存メーカーの現状の生産規模の一部での再開に留まっている
・そのため、開発した本技術を他の結晶育成に展開しつつ、サファイア市場の立ち上がり等動向をウォッチする予定である

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 NELクリスタル株式会社
事業管理機関 株式会社信州TLO
研究等実施機関 イムテック株式会社
カイシン工業株式会社
国立大学法人信州大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 NELクリスタル株式会社
本社所在地 福島県いわき市中部工業団地2-6