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» 2018年12月13日 10時30分 公開

イオン注入ドーピングの適用で:酸化ガリウムパワー半導体、低コスト化へ前進

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は2018年12月12日、情報通信研究機構(NICT)と東京農工大学が、イオン注入ドーピング技術を用いた縦型酸化ガリウム(Ga2O3)パワー半導体(トランジスタ)の開発に成功したと発表した。「世界初」(NEDO)とする。

[村尾麻悠子,EE Times Japan]

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は2018年12月12日、情報通信研究機構(NICT)と東京農工大学が、イオン注入ドーピング技術を用いた縦型酸化ガリウム(Ga2O3)パワー半導体(トランジスタ)の開発に成功したと発表した。「世界初」(NEDO)とする。NEDOが管理法人を務める内閣府プロジェクト「戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)/次世代パワーエレクトロニクス」の一環で発表された。

 イオン注入ドーピング技術は、半導体を形成するための不純物元素(ドーパント)をイオン化した後、運動エネルギー10keV〜数MeV程度に加速し、固体に直接注入する加工方法だ。低コストのプロセスなので汎用性が高く、量産にも適しているので、半導体デバイスの製造に多く使用されている。

 今回、このイオン注入ドーピング技術を使って縦型Ga2O3トランジスタを製造し、その動作実証に成功したという。Ga2O3を低コストで製造できることが実証された今回の成果によって、電機メーカーや自動車メーカーなどでGa2O3パワーデバイスの開発が本格化し、加速することが予想されると、NEDOはリリースで述べている。

開発した縦型Ga2O3トランジスタの断面模式図(左)と、光学顕微鏡写真(右) 出典:NICT
開発した縦型Ga2O3トランジスタの電流-電圧特性(左)とトランスファー特性(右) 出典:NICT

 Ga2O3は、SiCやGaNと並ぶ、次世代パワーデバイス材料である。Ga2O3は、高品質かつ大口径の単結晶基板を簡便で安価に製造できるので、高性能で低コストなデバイスを実現できると期待され、現在、開発が世界的に活発化している。

 富士経済は、2018年3月に発表した次世代パワーデバイスの調査において、酸化ガリウム系パワーデバイス市場が2030年に1450億円になると予測している。まずはSBD(ショットキーバリアダイオード)の量産から始まり、民生機器や情報通信機器の電源などで採用が進むとみている。

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