酸化ガリウムエピウエハー開発成功、事業化へ：SiC、GaNを追う、第3の次世代パワー半導体

情報通信研究機構、東京農工大学、タムラ製作所らの研究チームは、次世代パワーデバイス材料として有望な酸化ガリウムエピウエハーの開発に成功したと発表した。

[庄司智昭，EE Times Japan]

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は2015年10月21日、情報通信研究機構、東京農工大学、タムラ製作所らの研究チームが、次世代パワーデバイス材料として有望な酸化ガリウム（Ga₂O₃）のエピウエハーの開発に成功したと発表した。NEDOプロジェクト「省エネルギー革新技術開発事業」の成果が活用されているという^＊）。

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　タムラ製作所と研究者などの個人投資家が共同出資して設立したノベルクリスタルテクノロジーで同成果を事業化し、2015年10月から酸化ガリウムエピウエハーの製造/販売を開始するとしている。

酸化ガリウムエピウエハーの断面構造と写真 （クリックで拡大）

オゾンMBE法を採用

　酸化ガリウムはバンドギャップが大きく、高品質で大型の単結晶基板を安価に製造できることから、窒化ガリウム（GaN）と炭化ケイ素（SiC）を超えるポテンシャルを持つ次世代パワーデバイス材料として期待されている。実用化されると、6000Vという高い耐圧に加えて、低損失性を持つダイオードやトランジスタを実現できる可能性があるという。電気自動車や電車の電源、送電系統システムの設計向けに応用が可能だ。

　パワーデバイス用エピウエハーには、エピ表面の平たん性と低キャリア濃度領域での濃度制御が求められる。同研究チームは、エピ成膜方法としてオゾンMBE法と呼ぶ方法を採用。結晶面方位、ドーパント種、成長温度、原料供給量などの成長パラメータを最適化した。これにより、パワーデバイス用エピとしての性能を満たす、1nm以下の表面粗さと、10¹⁶cm^-3台の低キャリア濃度領域での制御が可能になったという。

左＝表面粗さと成長温度の関係/右＝キャリア濃度とドーパント原料セル温度の関係 （クリックで拡大）

　ノベルクリスタルテクノロジーは、大学、研究機関、パワーデバイスメーカーの研究開発用として、2015年10月から酸化ガリウムエピウエハーの製造/販売を開始。同社は、2020年度に本格的に酸化ガリウムパワーデバイス市場が立ち上がると想定。目標売上高は2016年度6000万円、2020年度7億円、2025年度80億円と設定している。