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プレスリリース

ヨーロッパのプロジェクト、パワー・マイクロエレクトロニクスの将来を牽引

カターニャ(イタリア)発 /

コスト効率と信頼性に優れたパワー・マイクロエレクトロニクス技術の開発を目指し、EUの援助を受けているプログラム「LAST POWER(1) は、3年間にわたるプログラムの成果を発表しました。この成果により、ヨーロッパは、産業、自動車、コンスーマ、再生可能エネルギーおよび通信分野を対象とする、高エネルギー効率デバイスの研究・製品化の最前線となるでしょう。

 

ナノエレクトロニクス分野の官民パートナーシップであるENIAC JU(EuropeanNanoelectronics Initiative Advisory Council Joint Undertaking)が2010年4月に設立したLAST POWERには、ワイドバンドギャップ半導体(SiC/GaN)に取り組む民間企業、大学、公的研究機関が参加しています。本コンソーシアムには、プロジェクト・コーディネータであるSTマイクロエレクトロニクス(以下ST、イタリア)を初め、LPE/ETC(イタリア)、Institute for Microelectronicsand Microsystems of the National Research Council(IMM-CNR、イタリア)、Foundation for Research & Technology-Hellas(FORTH、ギリシャ)、NOVASiC(フランス)、Consorzio Catania Ricerche(CCR、イタリア)、Institute ofHigh Pressure Physics(Unipress、ポーランド)、Universita della Calabria(イタリア)、SiCrystal(ドイツ)、SEPS Technologies(スウェーデン)、SenSiC(スウェーデン)、Acreo(スウェーデン)、Aristotle University ofThessaloniki(AUTH、ギリシャ)が参加しています。

SiC関連の主な成果は、SiCrystal社が実証した大面積4H-SiC基板(直径: 150mm、オフ角度: 2°)がベースとなっています。その材料品質の結晶構造および表面粗さは、プロジェクト開始時の標準的な材料(直径: 100mm、オフ角度: 4°)と同等です。LPE/ETCでは、この基板が、600~1200V耐圧のJBS(ジャンクション・バリア・ショットキー)ダイオードやMOSFETの製造に適した、中程度にドープしたエピ層のエピタキシャル成長に利用されました。これが可能になったのは、大面積4H-SiC基板(150mm)を成長させる画期的なCVD(Chemical VaporDeposition)リアクタが開発されたためです。

こうしたエピタキシャル層の品質により、STの産業分野向け製品生産ラインにおけるJBSダイオードの製造が可能になりました。第1ロットの特性試験では、最先端の材料(オフ角度: 4°)と同等の電気性能が示されました。この際、最も重要となった技術ステップは、NOVASiCが導入した化学機械研磨(CMP)プロセス、つまりStepSiC® 再生・平坦化技術でした。このプロセスは、エピタキシャル成長前の基板前処理と、素子活性層の表面粗さに対するサブ・ナノメートル制御のいずれにおいても重要です。また同社は、本プロジェクトにおいて、MOSFETとJFETの両デバイスに対応するエピタキシャル成長手法も開発しました。

さらに、STとIMM-CNRが共同で実施したSiO2 / SiC界面の研究により、4H-SiCMOSFET内でのチャネル移動度が向上しました。

最後に、AcreoとFORTHの協力を通じて、高温4H-SiC JFET / MOSFET用の画期的な技術モジュールが開発されました。その際、高信頼性パッケージング・ソリューション向けの成形材料や「鉛フリー」ダイ接着剤の研究に関し、CCRの支援を受けました。

LAST POWERでは、パワー・エレクトロニクス・アプリケーションにおけるGaNデバイスの使用についても研究を行いました。特にSTは、150mmのSi基板上でAlGaN / GaN HEMTエピタキシャル構造を成長させることに成功し、厚さ3μmかつ200Vのブレークダウン電圧という目標を達成しました。また本プロジェクトでは、IMM-CNR、UnipressおよびSTが共同で、「金フリー」アプローチによるノーマリーオフAlGaN / GaN HEMTのための技術ステップを開発しました。各プロセス・モジュールは、STの生産ラインにおける製造フローチャートとの完全な互換性があると共に、HEMTの製造に統合されています。材料成長とデバイス技術に取り組む中、プロジェクト・パートナー間での有益な意見交換が行われ、オフ角度2°の4H-SiC基板上で実証済みであるGaN / SiCデバイスのモノリシック集積化に向けた重要なステップが実現しました。

 

1Large Area silicon-carbide Substrates and heTeroepitaxial GaN for POWER device applications
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