研究開発された技術紹介

大電力を低消費電力で制御するSiCパワーデバイスは、電力の効率化・最適化をしたスマート社会に必須の素子である。基材となる4H-SiC単結晶ウェハの供給メーカが国内にないため、海外に本分野の主導権を取られる恐れが高い。欠陥の少ない高品質で安価なウェハを国内で生産、安定に供給することを目標とし、成長結晶周りの熱マネジメントが容易な新規誘導加熱方式の単結晶製造装置およびウエハを開発する。

・SiC成長装置開発
-SiC成長プロセスのシミュレーション解析による装置設計および開発
-SiCウェハの欠陥観察手法
・制御システムの開発
-SiC成長のプロセス条件の最適化

・SiC成長装置開発
-PLL位相制御による周波数可変型マルチ給電高周波誘導加熱電源の開発に成功した。
-回転機構や内部補助ヒーターの導入で、内部の温度分布の均一化を図ることができた。
- SiCインバータ小型電源や分割型ルツボの採用で、装置コストを下げることが可能となった。
・制御システムの開発
-複数の加熱電源制御と多点温度計測が可能な統合制御システムの開発を実施した。
-複数のヒータのPID制御を実現し、高い温度安定性(<1℃@1800℃)を得ることができた。

SiCウェハの製造

事業化展開としては、装置販売、ウェハ販売、インゴット販売、ダミーウェハ販売、ダミーインゴット販売が計画している。その中でも特に需要がある成長装置とウェハであり、6～8インチまで生産可能な成長装置の提案を5社へプレゼンテーションを実施。交渉を継続している。
また、SiCのホモエピタキシャル事業をしている企業(海外)からは、事業の水平展開とウェハが入手困難であるため、SiCウェハの生産を計画しており、新規の成長技術に対する投資意欲を示されている。
装置の販売に関しては2024年度まで追加研究や設備投資を実施し、2025年度から製造装置の生産販売を目指す。ウェハに関しては追加研究を進めながら2025年初頭までSiCウェハのサンプルの出荷や評価を実施する。2024年期末からウェハの生産や販売を目指す。

熱分布を制御できる周波数可変型のSiC単結晶の製造装置である。コスト面では低消費電力で歩留まりの高い大口径・高品質のな4H-SiCを成長でき結晶の製造コストを下げている。SiCウェハの成長に関してガス流の制御による均一な再結晶化により結晶欠陥の低減し、高品質化および再現性を実現している。

装置の販売に関しては2024年度まで追加研究や設備投資を実施し、2025年度から製造装置の生産販売を目指す。ウェハに関しては追加研究を進めながら2025年初頭までSiCウェハのサンプルの出荷や評価を実施する。2024年期末からウェハの生産や販売を目指す。

8インチの種結晶の入手が困難であり、入手方法を見つけなければいけない。また、インゴットの成長条件の最適化条件の確立が必要。インゴットの成長が安定的にできる段階では6インチを超える大型基板のスライシングや研磨加工技術の協業先が必要である。