低炭素社会を実現する次世代型ＳｉＣ半導体技術の開発に成功

● 研究テーマ

• ❖SiC-on-Insulator基板による高性能電子デバイス

● 分野

ナノ・マイクロ科学-マイクロ・ナノデバイス、電気電子工学-電子デバイス・電子機器、材料工学-構造・機能材料

● キーワード

半導体、電子デバイス、光デバイス、SOI（Silicon-on-Insulator）、SiC、ZnO

● 実施中の研究概要

現在の高度情報化社会を支えている技術であるSi半導体は、その物性上、性能限界にきており、次世代の半導体材料が切望されています。一方、SiC半導体はSi半導体に比べて、物性上優れていることから、次世代半導体として注目されていますが、この基板は、昇華法で作成されるため、大口径化が困難であり、高コスト性からも脱却できていません。
当研究室は、SiC半導体の実用化を目的に、次の研究開発を行っています。
① 大口径絶縁層埋め込み型SiC基板（SiC/SiO₂/Si）の作成
Si系次世代基板として知られているSOI（Silicon-on-Insulator：Si膜/SiO₂/Si基板）を出発材料としてその表面Si膜を単結晶SiCに変性することで作成します。出発原料であるSOI基板は、すでに市販されている大口径SOI基板を利用することでSiC基板も大口径化可能です。すでに200ｍｍ（8インチ）品の作成に成功しています。
② 絶縁層埋め込み型SiC基板を用いた高性能デバイス
絶縁層埋め込み型SiC基板を用いて、電子デバイス（MOSFET）を試作し、正常動作することを確認済みです。当該SiC半導体は高温・大電流に耐えるので、高性能ポストシリコン、パワーデバイス、自動車用半導体として期待されています。

● 今後進めたい研究

ＳiＣによる電子デバイスと光デバイスの一体化（モノリシック化）

● 特徴ある実験機器、設備

① SOI （Ｓilicon-on-lnsulator）のSi→ＳiＣへ変性装置
② 半導体製造施設（MOS構造のトランジスター製造）

● 知的財産権（技術シーズ）

【特許】
▶『絶縁層埋め込み型半導体炭化珪素基板及びその製造方法』
特開 2009-111007
（絶縁層埋め込み型半導体の炭化珪素基板において、電子デバイス作に不可避である低抵抗ｎ型不純層を形成するための工業的な方法を提案するもの）
▶『単結晶酸化亜鉛基板』 特開 2008-254997
（絶縁層埋め込み型半導体の炭化珪素基板において、高品質の単結晶ZnO層を有する発光デバイスを従来に比して、安価に製造する方法を提供するもの）
▶『表面にβ－FeSi₂層を有する光デバイス基板及びその製造法』 特開 2009-111011
（SOI基板上にイオン注入法でFe原子を導入し、表面にβ-FeSi₂層を有する、光デバイス基板を製造するための最適の方法を提供すること）
▶『発光デバイス』 特開 2009-158702
（炭化珪素を用いた、特に可視光波長領域における、炭化珪素発光素子などの発光デバイスを提供すること）

● 過去の共同研究、受託研究、産業界への技術移転などの実績

【研究】
▶『フラッシングCVD膜の評価に関する研究』 （2007）
▶『高性能SiC-on-Insulator型MOS-LSIプロセスに関する研究』 （2007）
▶『大口径SiC基板を用いた光デバイス研究開発の産学ベンチャー企業設立』 （2007）
資本金 1000万円
▶『減圧沸騰噴霧方式による、CVD膜の評価に関する研究』 （2006）
▶『絶縁層埋め込み型大口径SiC基板創製に関する研究』 （2006）
独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構

● 研究室ホームページ

http://www.ise.kyutech.ac.jp/integrate/researcher/nakao_mo.html

• http://www.mns.kyutech.ac.jp/~nakao-m/