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実用技術化プロジェクト

高品位大口径GaN基板の開発

領域概要


運営総括(PO):
谷口 研二 / 大阪大学 特任教授

 本プロジェクトでは、高品位の大口径GaN基板を開発し、パワーデバイスやLEDの電力損失を低減してCO2 排出量を抑えます。具体的には、電気的特性に影響を与える結晶欠陥の低減と基板の大口径化により、デバイスの大量生産と低コスト化を可能にします。

 結晶欠陥低減と大口径化を達成するために、Naフラックス法とポイントシード法を用いて、微小種結晶から無転位・無歪の結晶を育成・合体させ、6インチ径までのGaN基板の作製に成功しました。転位欠陥密度は100個/cm2、螺旋転位欠陥はゼロ個/cm2を達成しています。また、その上に作製したダイオードでは良好な電気的特性が得られ、結晶欠陥の低減がデバイス性能に有効であることを確認しました。

 Siや他の化合物半導体と同様、良好な特性のデバイス作製には結晶欠陥密度の低い基板が不可欠ですが、結晶欠陥の低減には多くの時間と費用がかかります。しかしこれを達成しない限り、本格的な実用化は不可能です。本プロジェクトではこの認識のもと、様々なアイデアを試行して結晶欠陥の低減と大口径化を追及しています。

 本プロジェクトではさらに基板全域で結晶欠陥の低減を図るとともに、結晶成長装置を開発して高品位大口径GaN結晶の成長速度を大幅に向上させ、基板の量産と低コスト化を目指します。最終的には、8インチ径以上の高品位大口径GaN基板の量産を実現し、高性能・低損失パワーデバイスおよびLEDの量産を目指します。

  • エネルギーをみんなにそしてクリーンに
  • 気候変動に具体的な対策を
  • 産業と技術革新の基礎をつくろう

2016

高周波化を実現するGaNパワーモジュール実装技術開発

菅沼 克昭 (大阪大学 産業科学研究所 教授)

高周波化を実現するGaNパワーモジュール実装技術開発

GaNパワー半導体により、電力変換ロスの大幅低減と、高周波化による機器小型化が期待されていますが、エネルギー密度の著しい上昇に耐える耐熱実装技術が実用化のボトルネックです。銀焼結接合技術により、GaNの能力を最大限に生かす最適化実装を開発します。熱応力緩和、高周波化ノイズ低減、ナノレベル評価により、モジュールの高信頼性を獲得します。GaNの特性が生きたパワー・モジュールの早期普及を狙います。

2012

省エネデバイス用8インチ超大口径GaNウエハ

森 勇介 (大阪大学 大学院工学研究科 教授)

 パワーデバイスおよびLED用基板として期待されているGaN基板の結晶欠陥低減と大口径化を推進しています。Naフラックス法およびシードポイント法を用いて、100個/cm2の転位欠陥密度と6インチ径のGaN基板の作製に成功。Si基板と同等の品質を有する8インチ超GaN基板の低コスト作製技術の開発を目指します。

省エネデバイス用8インチ超大口径GaNウエハ 概要図

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