レゾナックはなぜ「今」300mm SiC基板を開発したのか：開発担当者に聞く（2/3 ページ）

レゾナックは、300mmの炭化ケイ素（SiC）単結晶基板の開発に成功した。ただし、SiCパワー半導体では現在、150mmから200mmへの移行が進んでいる段階だ。なぜ、このタイミングで300mm品を開発したのか。開発の狙いや技術的な課題、今後の市場展望、海外メーカーとの競争について、同社の担当者に聞いた。

[浅井涼，EE Times Japan]

結晶成長では温度分布を制御、既存技術を応用

　今回、300mm SiC単結晶基板を実現する上で大きな課題となったのが、結晶成長時の熱のコントロールだ。レゾナックによると、結晶の口径が大きくなると、中心部と外周部の温度差などが大きくなりやすい。そのため、結晶全体で適切な温度分布を実現することが、150mm／200mm品と比べて難しくなる。

　ただし、今回の300mm化に当たって、全く新しい結晶成長技術を導入したわけではない。レゾナックはこれまで、150mm／200mm品の開発や量産を通じて、良質な結晶を成長させるための温度分布について知見を蓄積してきた。300mm品の開発では、これまでに蓄積した知見を基に、大口径でも適切な温度分布を実現できるよう、結晶成長装置の構造や断熱材の構成などを検討したという。

　装置の検討は、装置メーカーから購入した装置の条件を調整するだけではない。装置メーカーと協議して装置の仕様や構造を決める段階から、自社での装置構成の検討、実際のプロセス条件の調整まで、幅広く取り組んだ。

　レゾナックの担当者は、今回の開発について、「これまで150mm／200mm品で積み上げてきた技術の延長線上で実現できたことに意義がある」と説明する。300mm品を製造するために、全く新しい特殊な技術を開発したわけではない。これまでの技術を基に、口径の拡大に応じて装置の構造などを変更することで、大口径化を実現した。

　「既存の結晶成長技術が今後も通用することを確認できた点は、大きな成果だ」（レゾナック担当者）

レゾナックのSiC事業の領域［クリックで拡大］ 出所：レゾナック

スライス／研磨ではクラックや割れへの対策が課題

　単結晶の成長だけでなく、インゴットをウエハー状に切り出すスライス工程や、その後の研磨工程でも課題があった。SiCは硬く脆い材料なので、加工時にクラックや割れなどが生じやすい。300mmへの大口径化によって加工対象が大型化することで、こうした不具合が発生するリスクも高まると想定された。

　そこで、より大きな基板に対応した加工装置の検討に加え、加工プロセスや治具などにも工夫を加えた。ここでも、150mmから200mmへの大口径化で得られた知見を活用したという。

　こうして300mm品の開発に成功したことで、当初の目的である150mm／200mm品の品質向上にもつなげられるとみている。例えば、300mmという大口径で適切な温度分布を実現できれば、より小さい口径では、さらに良好な制御ができる可能性がある。

　加えて、150mm／200mm品では顕在化していなかった課題が、300mmでは明確に現れることもある。現在の結晶成長技術に潜在する問題が、大口径化によって顕在化すれば、これまで気付かなかった技術的な改善点を見つけられる。技術開発を進める上で、どのような方向性を避けるべきかを把握することにもつながる。

　こうした知見を現行品の開発に還元することで、結晶品質のさらなる向上を図る考えだ。