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電子材料特集

エレクトロニクスデバイス技術進歩の根幹をなす電子材料。デバイスの性能向上だけでなく、コスト削減や環境対応などさまざまなメリットの実現を目指し、その改良や新材料の開発が進められている。本特集では、電子材料開発の最新情報をお届けする。

Top Story

古河電工、20年比倍増の出荷目指す:

古河電気工業(以下、古河電工)は2022年6月22日、パワー半導体に使用される絶縁基板の反りを低減することのできる無酸素銅条の圧延技術を開発し、同技術を適用した無酸素銅条製品の出荷を一般に開始すると発表した。

(2022年6月23日)
Cr2O3薄膜とグラフェンを接合:

広島大学は、放射光を活用した角度分解光電子分光実験により、クロム酸化物「Cr▽▽2▽▽O▽▽3▽▽」とグラフェンの接合界面にスピン偏極した電子状態が存在することを確認した。反強磁性体磁気メモリとスピントランジスタを直結した新しいデバイスの開発が期待される。

(2022年7月5日)

半導体材料

高密度FeFETメモリの実現へ:

東京大学と奈良先端科学技術大学院大学の共同研究グループは、酸化インジウムの成膜に原子層堆積(ALD)法を用いる技術を開発、この技術を活用して三次元垂直チャネル型の強誘電体/反強誘電体トランジスタメモリを開発した。

(2022年6月13日)
シード基板の品質が成長後にも影響:

東北大学は、日本製鋼所や三菱ケミカルとの共同研究により、低圧酸性アモノサーマル(LPAAT)法を用いた窒化ガリウム(GaN)基板の製造において、使用するシード(種結晶)基板の品質が、結晶成長後の品質に影響することを確認した。

(2022年5月30日)
アダマンド並木精密宝石:

アダマンド並木精密宝石は、直径2インチ(約55mm)の高純度ダイヤモンドウエハーについて、量産技術を開発した。2023年に製品化の予定。量子コンピュータ用の量子メモリや超高感度磁気センサーといった用途に向ける。

(2022年4月22日)
新たな結晶育成技術と装置を開発:

東北大学発ベンチャーのC&Aと東北大学金属材料研究所は、「貴金属るつぼ」を用いない新たな結晶育成手法により、最大約5cm径の酸化ガリウム単結晶を作製することに成功した。製造コストを抑えつつ高品質の結晶育成が可能となる。

(2022年4月7日)
紫外光照射と加熱で状態を変換:

東京工業大学らの共同研究グループは、イットリウム酸水素化物(YOxHy)のエピタキシャル薄膜を作製し、紫外光照射と加熱を行うことで「絶縁体」と「金属」の状態を繰り返し変換させることに成功した。

(2022年4月11日)
次世代半導体の開発の可能性:

ペロブスカイトは、オプトエレクトロニクスへの応用に期待できる電子材料としてもてはやされることが多い。2021年11月、材料の研究者らがある進歩について報告した。それによると、ペロブスカイト半導体をベースにした薄膜を作製し、電気的特性を調整できる基板を開発することに成功したという。

(2021年12月22日)
高スピン流生成効率と熱耐久性両立:

東京工業大学とキオクシアは、スピン軌道トルク(SOT)方式を利用した次世代不揮発性メモリに向けて、スピン流生成効率が高く熱耐久性にも優れた新材料の開発に成功した。

(2022年2月17日)
富士通のデジタルアニーラを活用:

昭和電工は、量子コンピューティング技術を活用し、半導体材料の最適な配合探索に要する時間を、数十秒に短縮できることを実証した。探索時間の大幅短縮に加え、探索で得られた半導体材料は、性能が約30%も高くなることが分かった。

(2022年2月16日)
異分子間でも高い結晶性を実現:

東京理科大学は、ルブレン単結晶基板(RubSC)上に、その誘電体(fmRub)をエピタキシャル成長させたところ、作製した薄膜は層間における結晶格子のずれが極めて小さい「準ホモエピタキシャル成長」していることを実証した。

(2022年2月8日)
日本製鋼所と三菱ケミカル:

日本製鋼所と三菱ケミカルは、大型のGaN(窒化ガリウム)基板製造実証設備を用いて製造した4インチのGaN結晶が、計画通りに成長していることを確認した。2022年度初めより、GaN基板の供給を始める予定である。

(2021年11月24日)
化学構造をわずかに組み替え:

広島大学や京都大学らによる共同研究チームは、ポリマー半導体の化学構造をわずかに組み替えるだけで、電荷移動度をこれまでより20倍以上も向上させることに成功した。

(2021年10月26日)
界面トラップを不動態化する:

東京大学は、ポリマー半導体を用いた薄膜トランジスタ(TFT)において、大きく特性を改善させる要因を解明し、この成果を基に実用的な塗布型TFTの開発に成功した。

(2021年10月20日)
より大きな残留分極値を可能に:

東北大学多元物質科学研究所の研究グループは、イオン伝導性と強誘電性が共存する、新たな分子集合体構造を開発した。新規の動作原理を用いた有機メモリ素子の開発につながるとみられている。

(2021年10月11日)
H-含有で長波長の可視光を吸収:

九州大学と東京工業大学、名古屋大学の研究グループは、長波長の可視光に応答するスズ含有ペロブスカイト型酸水素化物半導体を合成することに成功した。安価な鉛フリー光吸収材料を合成するための新たな手法として期待される。

(2021年5月14日)
移動度は従来比3倍以上に:

理化学研究所(理研)は、キャリア移動度が30cm2/Vs超と極めて高く、低電圧で駆動する有機半導体材料を発見したと発表した。ディスプレイやIDタグなどへの応用が期待される。

(2021年7月7日)
円偏光を照射すると光電流が発生:

東北大学と東京工業大学は、二次元有機/無機ハイブリッドペロブスカイトにおいて、キラリティの制御が可能な重元素からなる半導体材料を作製することに成功した。この半導体に光を照射すると、結晶のキラリティ制御により流れる向きが反転する電流が発生することも確認した。

(2021年3月26日)
安価で毒性のない元素で構成:

物質・材料研究機構(NIMS)は、東京工業大学と共同で、カルシウムやシリコン、酸素という安価で毒性元素を含まない、近赤外線向けの直接遷移型半導体を発見した。

(2020年12月15日)
より小さな電力消費で磁化を回転:

東京理科大学と物質・材料研究機構(NIMS)の研究グループは、リチウムイオンを利用した低消費電力のスピントロニクス素子を開発した。磁気メモリ素子やニューロモルフィックデバイスなどへの応用が期待される。

(2020年11月12日)

機能性材料

新しい機能性材料の開発に期待:

東京工業大学は、京都大学や大阪大学、東北大学の研究グループと共同で、無機化合物の基本的な結晶構造である「岩塩型構造」と「蛍石型構造」を共存させ、制御できることを発見した。環境浄化や人工光合成の実現に向けた、新しい機能性材料の開発につながる可能性が高い。

(2022年8月10日)
やわらかな「橋かけ構造」を導入:

東京工業大学らの研究グループは、1分子で強く発光する「固体発光材料」を作製した。有機π電子系の蛍光色素分子に、やわらかな「橋かけ構造」を導入することで実現した。

(2022年8月3日)
マレーシア工場と上尾事業所で:

三井金属は、薄型基板内蔵キャパシター材料「FaradFlex(ファラドフレックス)」について、生産能力の増強とBCP(事業継続計画)体制の構築を決めた。マレーシア工場における生産能力増強に加え、上尾事業所(埼玉県)でも新たにFaradFlexの生産を始める。これにより、FaradFlexの生産能力は現状の約2.2倍になるという。

(2022年8月1日)
低熱抵抗&安定した熱抵抗を両立:

本記事では、米Carbiceがカーボンナノチューブを用いて開発した手法について詳しく見ていきたい。同社は、液体および固体の両方の「サーマルインタフェースマテリアル(TIM:Thermal Interface Material)」(熱界面材料)の特性を1つのソリューションの中で組み合わせた効果的な冷却システムを、どのようにして実現したのだろうか。

(2022年7月22日)
高い密着性と分散性を実現:

JSRは、異種材料の界面制御が可能な新材料「HAGシリーズ」を開発した。高い密着性と分散性を実現することができるという。

(2022年7月7日)
パワー半導体の組み立てに適用:

パナソニック ホールディングスは、東北大学や大阪教育大学、秋田大学、芝浦工業大学と共同で、低温かつ短時間での接合と、耐熱200℃を両立させた「ナノソルダー接合材料」を開発した。

(2022年6月22日)
SABIC LNP THERMOCOMP OFC08Vコンパウンド:

SABICは、5G基地局のダイポールアンテナに適した樹脂ベースの新材料「LNP THERMOCOMP OFC08Vコンパウンド」を発表した。レーザーを使った金属めっき加工に対応し、軽量でコスト効率の良いアンテナ開発に貢献する。

(2022年5月12日)
高い復元性と耐熱性で抵抗値安定性に優れる:

東レは2022年3月24日、高い復元性と耐熱性を持ち、抵抗値安定性に優れる回路実装を実現する新しい伸縮性フィルムを開発したと発表した。すでにサンプル品の提供をはじめており、「早期実用化を目指して研究、技術開発を進めていく」(同社)とする。

(2022年3月28日)
高電気伝導度と低熱伝導率を両立:

東京工業大学の研究グループは、セレン化スズ(SnSe)の多結晶体にテルル(Te)を添加することで、熱電変換性能を30倍も向上させることに成功した。

(2022年3月17日)
フォトコンデンサーへの応用期待:

理化学研究所(理研)は、可視光に応答し比誘電率が約100倍も変化する液晶性強誘電体を開発した。この材料を電極で挟めば、フォトコンデンサー素子を実現できるという。

(2022年3月7日)
プリンテッドエレクトロニクス向け:

物質・材料研究機構(NIMS)は、プリンテッドエレクトロニクス向けに、耐酸化性を大幅に向上させた「銅・ニッケル系コアシェル型インク」を開発した。銅・ニッケル印刷配線の抵抗率は最大19μΩcmである。

(2022年2月25日)
ミリ波帯5Gなど高周波通信向け:

三菱ケミカルは、ミリ波帯5G(第5世代移動通信)やBeyond 5Gなど高周波通信機器向けに、誘電損失が極めて小さいフィルムを開発した。

(2022年1月24日)
デクセリアルズ 形状加工異方性導電膜:

デクセリアルズは、特殊な端子レイアウトに合わせて加工できる「形状加工異方性導電膜」を開発、製品化した。端子のレイアウトが直線状ではないカメラモジュールなどの部品実装や回路接続用途に適する。

(2022年1月11日)
レアメタルや高温処理が不要に:

九州大学と沖縄科学技術大学院大学(OIST)らの研究グループは、有機材料を用いた蓄光発光材料の高性能化に成功した。

(2021年12月3日)
JOINT2に参画、2024年量産目指す:

大日本印刷(DNP)は、次世代ICパッケージに向けた「インターポーザ」を開発した。今後、次世代ICパッケージの実装/評価技術を開発するコンソーシアム「JOINT2」に参画する企業と協業し、2024年の量産化を目指す。

(2021年11月16日)
粗い銅面で樹脂との密着性を向上:

大日本印刷(DNP)は、車載用ICなどに用いられるQFNタイプのパッケージ材料として、高い精度と信頼性を実現した「リードフレーム」を開発した。DNPは今後、生産設備を増強し、2023年度には新製品の生産能力を現在の約2倍に引き上げる計画である。

(2021年11月1日)
優れた室温成形性と強度、熱伝導率:

日本金属は、産業技術総合研究所(産総研)や不二ライトメタルと共同で、「ZA系新マグネシウム合金圧延材」を開発した。この材料は、室温成形性に優れ、実用的な強度と高い熱伝導率を実現している。

(2021年10月25日)
スリーエム ジャパン S4630、S3240-VS:

スリーエム ジャパンは、中空球の微小ガラスでできた高機能添加剤「3M グラスバブルズ S4630」「3M グラスバブルズ S3240-VS」を発売した。低い比誘電率と誘電正接を特徴とし、5Gなどの伝送性能の向上に貢献する。

(2021年10月7日)
光誘起相分離のメカニズム解明へ:

神戸大学や物質・材料研究機構(NIMS)らの研究チームは、ハロゲン混合型ペロブスカイトに光を照射すると、結晶構造が局所的にひずみ、これによって発光波長が大きく変化することを突き止めた。サブÅレベルのわずかな構造変化は、結晶表面の格子欠陥を高分子材料で被覆し、不活性化すれば抑制できることも分かった。

(2021年10月21日)
AlN圧電薄膜材料にYbを添加:

早稲田大学は、スマートフォン向けBAW(バルク弾性波)フィルターにおいて、AlN(窒化アルミニウム)圧電薄膜の電気機械結合係数を、従来比で最大約1.4倍に増やすことに成功した。また、理論計算によって電気機械結合係数の向上に関するメカニズムも解明した。

(2021年10月12日)
低熱膨張率で反りを抑制:

パナソニック インダストリアルソリューションズ社は2021年6月22日、低熱膨張性で反りを抑制するとともに、はんだボールへの応力低減を実現した「半導体パッケージ基板材料(品番:R-1515V)」を製品化したと発表した。

(2021年6月23日)

解説/分析

全地域で一桁台後半から二桁の成長:

SEMIは2022年3月16日(米国時間)、世界の半導体材料市場統計を発表した。これによると、2021年の販売額は643億米ドルで、2020年実績を15.9%上回り過去最高を更新した。

(2022年3月25日)
湯之上隆のナノフォーカス(45):

半導体製造装置と材料の分野において、日本は非常に高いシェアを持っている。これはなぜなのか。欧米メーカーのシェアが高い分野と比較し、分析してみると、興味深い結果が得られた。

(2021年12月14日)
材料の“奪い合い”が始まる?:

自動車業界は10年前まで、半導体の供給不足によって自動車製造が混乱状態に陥るという事態を、予測することができなかった。自動車メーカーは今から10年後、電気自動車(EV)向け電池やさまざまな重要部品に必要とされる材料が不足するという問題に直面することになるだろう。

(2021年3月17日)
中国は統制強化を発表:

レアアースメタルとその合金は、充電式電池や携帯電話機、磁石、蛍光灯など、私たちが日常的に使用するデバイスの多くに使用されている。しかし、希少資源や需要の多い資源と同様に、レアアースのサプライチェーンは国際的な政治問題に巻き込まれている。個人用携帯電話機が普及し、コンピュータ部品へのレアアースの使用が拡大したことで、レアアースの需要は過去20年で爆発的に増加した。

(2021年3月5日)
福田昭のデバイス通信(290) Intelが語るオンチップの多層配線技術(11):

今回は、多層配線の容量を下げる要素技術「エアギャップ」と、多層配線の抵抗を下げる要素技術「2次元(2D)材料」について解説する。

(2020年12月15日)
福田昭のデバイス通信(260) 2019年度版実装技術ロードマップ(68):

プリント配線板では多種多様な絶縁基材が使われる。新世代のプリント配線板が採用した新しい絶縁基材について解説する。

(2020年7月31日)
福田昭のデバイス通信(205) 2019年度版実装技術ロードマップ(16):

今回は、ロードマップ第2章第5節の最初の項目である「サーマルマネジメント」から、「パワーモジュールにおける放熱技術と材料の動向」の概要を解説していく。

(2019年10月9日)
福田昭のデバイス通信(206) 2019年度版実装技術ロードマップ(17):

今回は、ロードマップ第2章第5節「サーマルマネジメント」から、「携帯機器における放熱技術と材料の動向」の概要を取り上げる。

(2019年10月15日)

市場/設備投資

半導体需要の急増に対応:

ドイツの医薬/化学品大手Merckは2022年4月26日、日本のエレクトロニクス事業部門に対して、2025年までに1億ユーロ(約135億円)以上の投資を行うと発表した。半導体材料の研究開発(R&D)、製造における主要拠点である静岡事業所の強化が中心だ。

(2022年4月27日)
2000万ドルの資金調達:

半導体業界向けダイヤモンド材料のメーカーである米新興企業Akhan Semiconductor(以下、Akhan)は、長期投資家を含む財務パートナーとの2000万米ドルの資金調達ラウンドを完了した。同社は、米国イリノイ州ガーニーにある「Diamond Mine 1」と呼ぶ施設を拡張し、商用製品の市場投入に向けて製造能力を強化する計画だという。

(2022年2月22日)
矢野経済研究所が世界市場を調査:

矢野経済研究所は、ディスプレイに用いられる偏光板と部材フィルムの世界市場(生産面積)を調査した。2022年の生産面積は6億6040万m2と予測した。2021年に比べて6.2%の増加になる。

(2022年2月4日)
半導体封止材・電子材料向け:

三菱ケミカルは、半導体封止材・電子材料向け特殊エポキシ樹脂の生産能力を増強するため、福岡事業所(福岡県北九州市)に新たな生産拠点を設ける。2023年4月より商業生産を始める予定。これによりエポキシ樹脂の生産能力は約3割増強される。

(2021年12月20日)
SEMIが材料市場統計を発表:

SEMIが発表した世界半導体材料販売額によると、2020年は553億米ドルになり、2018年に記録した最高額を更新した。

(2021年4月27日)
SiC製品を強化:

onsemi(オンセミ)は2021年8月25日(米国時間)、SiCの製造を手掛ける米GT Advanced Technologies(以下、GTAT)を4億1500万米ドルの現金で買収する正式契約を締結したことを発表した。

(2021年8月27日)
高周波回路基板の需要増に対応:

三井金属鉱業は2021年6月、パッケージ基板用キャリア付極薄銅箔(はく)「MicroThin」の生産能力を増強したと発表した。上尾事業所(埼玉県上尾市)の生産能力を50万平方メートル増強し、月産200万平方メートル体制に引き上げた。

(2021年6月30日)
積層セラコンの需要増に対応:

太陽誘電は、八幡原工場(群馬県高崎市)に新材料棟を建設する。積層セラミックコンデンサーの需要増加に対応し、その原材料となるチタン酸バリウムを製造する。

(2021年6月18日)
矢野経済研究所が世界市場を調査:

リチウムイオン電池(LiB)主要4部材の世界市場は、2020年の約233億米ドルに対し、2025年は約500億米ドルの規模に達する見通しである。矢野経済研究所が調査した。

(2021年6月17日)
電気自動車などの需要拡大に対応:

大日本印刷(DNP)は、鶴瀬工場(埼玉県入間郡)内に、リチウムイオン電池の外装材「バッテリーパウチ」を生産する工場を新設、2021年6月の稼働を目指す。電気自動車(EV)など電動車の需要拡大に対応する。

(2021年3月2日)

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