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半導体産業におけるSiC基板と結晶成長の重要な役割

炭化ケイ素 (SiC) 産業チェーン内では、主に価値の分配により、基板サプライヤーが大きな影響力を持っています。 SiC基板が全体の47%を占め、次いでエピタキシャル層が23%、デバイス設計と製造が残りの30%を占めます。この逆転したバリューチェーンは、基板とエピタキシャル層の製造に固有の高い技術的障壁に起因しています。 SiC 基板の成長には、厳しい成長条件、遅い成長速度、厳しい結晶学的要件という 3 つの大きな課題があります。これらの複雑さは加工の難易度を高め、最終的には製品の歩留まりが低くなり、コストが高くなります。さらに、エピタキシャル層の厚さとドーピング濃度は、最終的なデバイス......

電気自動車におけるSiCとGaNの応用

SiC MOSFET は、高い電力密度、改善された効率、および高温での低い故障率を実現するトランジスタです。 SiC MOSFET のこれらの利点は、電気自動車 (EV) に、より長い航続距離、より高速な充電、潜在的に低コストのバッテリー電気自動車 (BEV) など、多くのメリットをもたらします。過去 5 年間にわたり、SiC MOSFET は、テスラやヒュンダイなどの OEM の車両の EV のパワーエレクトロニクスに広く使用されてきました。実際、SiC インバーターは 2023 年の BEV 市場の 28% を占めました。

第4世代半導体酸化ガリウム/β-Ga2O3

第一世代の半導体材料は主にシリコン (Si) とゲルマニウム (Ge) に代表され、1950 年代に台頭し始めました。ゲルマニウムは初期には主流であり、主に低電圧、低周波数、中出力のトランジスタおよび光検出器に使用されていましたが、高温耐性と放射線耐性が低いため、1960 年代後半には徐々にシリコンデバイスに置き換えられました。。シリコンは、その高い技術的成熟度とコスト上の利点により、依然としてマイクロエレクトロニクス分野の主要な半導体材料です。

欠陥のないエピタキシャル成長とミスフィット転位

欠陥のないエピタキシャル成長は、ある結晶格子の格子定数が他の結晶格子とほぼ同じである場合に起こります。成長は、界面領域の 2 つの格子の格子サイトがほぼ一致するときに発生します。これは、小さな格子不一致 (0.1% 未満) で可能です。この近似一致は、各原子が境界層内の元の位置からわずかにずれている界面での弾性歪みがあっても達成されます。少量のひずみは薄層では許容可能であり、量子井戸レーザーにとっては望ましいものですらありますが、結晶に蓄えられるひずみエネルギーは一般に、1 つの格子内の原子列の欠落を伴うミスフィット転位の形成によって低下します。

酸化プロセス

すべてのプロセスの最も基本的な段階は酸化プロセスです。酸化工程とは、シリコンウェーハを酸素や水蒸気などの酸化剤雰囲気中に置き、高温熱処理（800～1200℃）し、シリコンウェーハの表面に化学反応を起こして酸化膜を形成する工程です。（SiO2膜）。

窒化ガリウム (GaN) が GaN 基板上でエピタキシー成長しないのはなぜですか?

GaN 基板上での GaN エピタキシーの成長には、シリコンと比較した場合の材料の優れた特性にもかかわらず、独特の課題が存在します。 GaN エピタキシーは、シリコンベースの材料に比べて、バンドギャップ幅、熱伝導率、絶縁破壊電界の点で大きな利点をもたらします。これにより、第 3 世代の半導体のバックボーンとして GaN が採用され、冷却が強化され、伝導損失が低減され、高温および周波数下での性能が向上します。これは、フォトニクスおよびマイクロエレクトロニクス産業にとって有望かつ重要な進歩となります。

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