【図1】電力変換用パワーデバイスの具体的な応用分野

　京都大学、東京エレクトロン、ロームの３者はこのほど、共同実施してきたＳｉＣ（シリコンカーバイド、炭化ケイ素）パワーデバイスの研究開発において「量産型ＳｉＣエピタキシャル膜成長試作装置」によるＳｉＣウエハーの複数枚一括処理技術を国内で初めて確立した。「将来のＳｉＣパワーデバイスの実用化に向け大きく踏み出した」（３者）。

　 シリコン（Ｓｉ）５０％、炭素（Ｃ）５０％で構成されるＳｉＣは、パワーデバイス用材料として期待されている。高温動作可能な広い禁制帯幅、高い絶縁破壊体制による高耐圧/低損失特性、高い電子走行速度による高い電流駆動力、高い熱伝導度による優れた放熱性など、従来パワーデバイスに使用されるＳｉやＧａＡｓに比べ優れた特性を持つ。電力インフラをはじめ、鉄道、産業機器、自動車など幅広い分野への応用が検討されている（図１）。新エネルギー・産業技術総合開発機構委託による「次世代パワー半導体デバイス実用化調査」の報告書（平成１５年３月）によると、高性能ＳｉＣパワーデバイスの実用化が進めば、２０２０年には原子力発電所数基の年間発電量に相当する「年間約２００億キロＷｈ」の省エネが実現できると予測されている。

　 ただＳｉＣは融点が１６００度Ｃを超え、融点が１１００度Ｃ程度のＳｉなどに比べ加工が極めて難しいという欠点がある。そのため、ＳｉＣ基板を加熱処理して形成するエピタキシャル成長膜形成工程で結晶欠陥を少なく量産する技術が、ＳｉＣデバイスの実用化に向け不可欠となっている。

　 京大、東京エレクトロン、ロームの３者が発表した技術は、ＳｉＣにおける世界的第一人者である京大大学院工学研究科本恒暢教授の指導のもと、東京エレクトロンの量産装置開発技術とロームのプロセス・デバイス評価技術を融合し、昨年８月からエピタキシャル膜成長装置の試作機を使い約１０カ月程度で確立したもの。ＳｉＣデバイス開発に必須であるＳｉＣ基板上の「ＳｉＣエピタキシャル膜」を、ＳｉＣウエハー複数枚に対し同時に高品質に生成する。

　 試作装置は３００ミリＳｉウエハー対応装置をベースに開発されているため、４インチウエハーであれば８枚程度、６インチウエハーであれば４枚程度、同時に処理できる。また、対応するＳｉＣ基板の傾斜角度としてはエピ膜成長に適した「８度」よりも小さい「４度」に対応し、生産性を高めた。

【図2】新規エピ装置を用いて作成したエピ膜の面内均一性

【図3】今回の装置を用いて作製したショートキーバリアダイオードの耐圧分布