産業技術総合研究所、ミズホ、不二越機械工業は
次世代パワー半導体材料であるSiCウェハの平坦化を
高速で実現する新たな研磨技術を開発しました！
続きは動画をご覧ください。
【書き起こし】【衝撃】日本が開発した「パワー半導体の研磨技術」が画期的すぎる！
(00:03) 今日はせいろです皆さんはパワー半導体の 新たな生産テクノロジー開発についてご 存知でしょうか 半導体は現在の産業界では非常に重要な パーツとなっています私たちの生活の中で もパソコンやスマートフォンなどの通信 機器にはもちろん自動山も使用される時代 に突入しています 特に近年は半導体需要に生産が追いついて いない状況になりずつあり半導体不足に よって自動車業界では工場での生産台数を 少なくする原さんも発表されています そんな中で注目を集めるのがパワー反動台 と呼ばれるものです パワー半導体は高い電圧大きな電流を扱う ことができる半導体で新たなテクノロジー として注目を集める分野です 今回はそんなパワー半導体の新たな テクノロジーにフォーカスしていきます 新たな現場技術を開発 産業技術総合研究所
(01:08) 瑞穂不二越機械工業の3社は次世代パワー 半導体材料である sic ウエハーの 平坦化を高速で実現する新たな現場技術を 開発したことを発表しました si 3は セラミックスの一種であり化学的安定性や 耐熱性などの特徴から現場際などに多く 用いられてきました しかし近年では結晶成長の技術が高まり si などの従来の半導体と比較して効率 よく電力を交換できさらに発生する熱量も 少ないため シリコンに代わるパワー半導体材料として 10特に需要が高まっています ただ sic 上刃は高い性能をひねる ことは判明していますで製造コストが高い ことが課題でした というのも sic は神申すフォードと いう鉱物に対する硬さの指標では13と いう数値でありダイヤモンドが15という ことを考えれば非常に硬い星であることが わかると思います 値ということはそれだけ加工が難しいと
(02:13) いうことでもあります バイドバンドギャップ半導体ドア パワー半導体は別ねぇワイドバンド ギャップ半導体とも言われていますバンド ギャップの大きい半導体を刺し一般的には シリコンのバンドギャップが1.12 ev であることからその2倍程度である2.2 ev 程度以上のバンドギャップを持つ 場合に毎度ギャップという不ことが多い です 場合のバンドギャップ半導体は従来の半 導体材料よりも遥かに高いで犬ず周波数 温度で動作できることを最大の特徴とし ます これにより高電圧に耐えられるという利点 は大きく 例えば大きなものを動かす電車や連動自動 車の世界や発電所などの領域でも活躍が 見込まれています その他にも 無線システムでも活躍が見込まれており 実用化されればより高い周波数と電力 レベルで動作することが考えられます ワイドバンドギャップ材料の研究開発は
(03:17) 1970年代以来大規模の投資を受けてき た従来の半導体の研究開発よりも遅れて いる状況にありましたが近年半導体の需要 が非常に伸びていることもあり注目を集め ているのです ではなぜ従来のシリコン半導体からの脱却 を狙っているのかといえば性能がシリコン 材料の物理限界に近づいてきたということ ですパワー半導体材料として向いている ことを示す指数であるばリーガー性能指数 ではシリコン=市に対し sic =3逆 40 gan =870 山がガリウムは 3444とチリ今以上に半導体に無垢素材 が存在しているのです 理論値ですがシリコンを用いるよりも sic を用いた方が340倍の性能を 発揮できる可能性があるのです sic パワー半導体の課題 sic パワー半導体の課題は先ほどもお
(04:21) 話ししましたがとにかく sic が固い ことに起因しています もっと言えば加工の効率が悪いのです 例えば sigu へ派の平坦化は現場 研削加工あるいはラッピングやポリシング などに代表される件ま加工で行われてい ますが前者は枚様式であるため量産効率が 悪く後者はパンチ式のため複数枚の一括 処理が可能ではありますが sig 上刃 に比べ加工速度が遅いため単位時間あたり の処理前ずうでは6倍以上の時間がかかる とされています 一方では sic 上刃の企画は合計6 インチから8インチへと拡大しており生産 性の向上は急務です さらなる市場拡大に伴って梁山規模が増大 することも確実視されています 幻魔加工での課題解決 ではどのようにして研磨効率を上げるのか ということですねゲームま定盤の回転数や 下降圧力を高めることで現場速度を向上さ
(05:28) せるという方法が用いられました sic 上刃を載せた回転盤を高速で改善 させさらに研磨するための圧力を強める ことで研磨のスピードを上げようという 考え方です しかし定盤の遠心力によってダイヤモンド スラリーが切れてしまうという現象や摩擦 熱によって幻魔を継続することが混乱に なるという現象に悩まされました そこで来亜紋土と石を定盤に成形した後体 と粒状板を作成し豪速桂馬蔵置と 組み合わせることでこれらの問題解決に 挑みました ダイヤモンド砥石を定盤に成形した固定と 粒状版をみずほが作成し無事故市機械工業 製の高速高圧形研磨装置と組み合わせる ことで幻魔工程の高速化を目指します 固定と粒状板を作成したみずほは陶業以来 一貫して精密研削砥石の製造販売を行って きた企業です 特に日本で初めて開発した超仕上砥石は みずほの超仕上砥石として高い評価を
(06:34) 集める商品です 不二越機械工業は後いう技術である シリコンウエハーなどの特殊素材を切る 理学技術を得意とする企業です 日本の半導体産業と関わりが深くシリコン ウェハ精密研磨装置の開発に成功してい ます 今回の研究は磨くと石を得意とする水ほど 理学キルを得意とする不二越機械工業がお 互いの得意な部分でパックを組んな形と なります 様々なパターンで試したところ固定と粒状 版を用いると700rpm においても 定盤回転性と現場族度が比例することを 確認しますこれはスラリーを用いた代表的 な加工条件と比べ約12倍の研磨速度と なります 高速で研磨された sic 上歯の表面粗 さは約0.57メートルと従来の鏡面研削 加工と同等の表面品質を達成していること も確認されましたつまりは効率的に品質的 にもクリアするものに仕上がったのです
(07:40) 定盤を使った研磨は思うに下降圧力と定盤 回転数で加工速度を制御するため複数枚の 上刃を同時に加工するバッチ式加工が可能 でありさらに氷強く大量に幻魔することも 可能だとしていますまたスラリーを使った 研磨とは異なり加工液として馬頭しか使用 しないため環境負荷も少なく水の供給量を 制御して定盤を十分でへチェックしながら 現場能率を確保できる利点も新たに見出さ れたとしています この研究成果から sic 上刃の工業的 な量産効率の向上が見込めるものとなり ました 性能が高い sic ウエハーが量産さ れるということになればパワー半導体の 生産量が増えるということにつながり パワー半導体が新たな製品を生み出すと いうブレークスルーが発生することが期待 されます パワー半導体は様々な用途で性能を向上さ せることが期待されるもので今回の研究は 議場に意地があると言えると思います
(08:46) まとねっ ここまでパワー半導体の新たな生産 テクノロジー開発についてお話ししてき ましたがいかがだったでしょうか sic ウエハは素材として非常に高い ポテンシャルを秘めるものです 理論値ではありますが現在主流として使用 されるシリコンエアの何百枚もの性能を 引き出せるとしています パワー半導体は現在世界中で注目を集める 存在ではありますが日本の研究がリードし ている状況にあります この状況は日本が反動台で強かった時代に 見ています 日本はファン導体分野で世界に名を とどろかせることに成功した時代は2下に ありました しかし現在では価格競争で厳しい局面に 立たされその他の国の後塵を拝する状態と なってしまいました パワー半導体は日本の半導体産業の反撃の 狼煙となり得るキーテクノロジーであり この分野が進歩することによって様々な 分野の産業が一気に進歩する可能性もあり
(09:51) ます それだけに今後のパワー半導体に関する ニュースには十目していきたいところです それでは最後に質問です パワー半導体とそれに関連する テクノロジーはこれからどんな進化を遂げ ていくと思いますか ぜひ皆さんのコメントお待ちしております それでは今回の動画は以上ですまた次の 動画でお会いしましょう [音楽]
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参考文献：
パワー半導体用大口径SiCウェハの高速研磨技術を開発
https://bit.ly/3ldiIVS
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