研究開発された技術紹介

本研究は、GaNデバイスのコンタクト抵抗を低減し、デバイス効率を高めるための「高濃度コンタクト電極形成処理装置」の開発を目的としている。具体的には、ピコ秒レーザによるGaN層の再成長技術を用い、再現性と均一性を持った高濃度層を形成する装置の試作が行われた。この装置は、2インチウエハ対応の成膜チャンバーや極座標スキャン機構を備え、膜厚やキャリア濃度の均一化が可能である。

・極座標スキャン機構による膜厚の均一化
従来の±8ミリスキャンに対し、±25ミリスキャンが可能となり、2インチウエハ全体で均一な成膜が実現。
・レーザブランキング機構の開発
ピコ秒レーザを用いて、キャリア濃度の均一性を改善し、膜厚やキャリア濃度分布のばらつきを±5%以内に抑えることに成功。

・高濃度GaN層の再成長技術により、コンタクト抵抗の大幅な低減を実現。特に、低電圧領域(48V)では、従来の技術と比較して約50%の抵抗低減が確認された。
・極座標スキャン技術の導入により、成膜の均一性が飛躍的に向上。2インチウエハ全体で±5%の膜厚均一性を達成した。
・ベータ機での実証試験により、実用化に向けた準備が整った。

・発明の名称: 成膜方法及び成膜装置
出願番号: 特願2023-041707
・発明の名称: 成膜方法
出願番号: 特願2023-023600
・発明の名称: 成膜方法及び成膜装置
出願番号: 特願2023-041708

本研究の成果であるGaN高濃度コンタクト電極形成処理装置は、主に5G通信システムや低電圧電力変換器、パワーアンプなどでの利用が期待される。特に、基地局に使用される高周波パワーアンプにおいて、GaNデバイスの高効率性を最大限に発揮し、電力損失の低減と小型化を実現できる。また、将来的には自動車の電力変換器への応用も視野に入れている。

開発したベータ機は、既に成膜試験を完了し、再現性と均一性の高い高濃度GaN層の形成が可能であることを確認した。現在、複数の企業や研究機関との共同実証試験が進められており、製品化に向けた最終調整段階に入っている。事業化に向けた販売活動も開始されており、2025年度内に製品化を予定している。

本研究で開発された「GaN高濃度コンタクト電極形成処理装置」は、ピコ秒レーザを活用した高効率な成膜技術により、低コストかつ高性能なGaNデバイスの製造を実現する。特に、成膜の均一性や再現性に優れ、従来技術と比較して大幅なコスト削減と効率向上が見込まれている。また、装置のコンパクト設計により、設置スペースの削減も可能である。

2024年度内に、GaN高濃度コンタクト電極形成処理装置の市場投入が予定されており、製造現場での評価が進むにつれて、さらなる技術改良と量産体制の確立が進められる見込みである。また、装置の小型化やコスト削減により、多様な産業分野での応用が期待されている。特に、5G通信システムや自動車電力変換器市場での需要拡大が見込まれる。

本装置の事業化においては、装置の量産体制の確立や生産コストの低減が課題である。また、膜厚やキャリア濃度の均一性をさらに向上させるため、スキャン成膜のプロセス最適化が必要である。さらに、特許取得を含めた知財戦略の強化も今後の事業展開には重要となる。