国立先进产业技术研究所[主席：石村和彦]先进电力电子研究中心[研究中心主任：山口宏]晶圆工艺团队研究组长加藤智久等人正在与晶圆制造商等17家私营公司和3家公共机构合作开发下一代功率半导体碳化硅 (SiC)我们已经开始大规模联合研究，旨在建立新的晶圆量产技术，并正在开发从制造SiC晶锭的大块单晶生长工艺到制造晶圆的加工工艺，以降低成本的全面制造技术。
功率半导体器件已经渗透到各个行业和社会，从控制大量电力的发电和输电系统，到工业机器人等工厂自动化设备，汽车和火车等运输设备，计算机等信息通信设备以及家用电器。迄今为止，硅（Si）制成的功率半导体已成为主流，但为了未来实现低碳社会，SiC功率半导体元件有望降低能量损耗，并已开始在新干线、电动汽车等方面实现社会化。另一方面，由于SiC是一种极其坚硬和稳定的材料，长期以来一直被称为坚固的结构材料、防火材料和研磨材料，因此仍然存在生长电力单晶所需的大量时间和成本的问题半导体及其晶圆加工。在本次联合研究中，我们的目标是建立新的量产技术来解决这些问题，以进一步促进SiC功率半导体的普及并增强产业竞争力。
作为这些技术开发活动的场所，私营部门开放创新联合研究组织筑波电力电子星座TPEC（TPEC：筑波电力电子星座）新成立了材料小组委员会，正在以灵活的产学官合作（结构）为主题推进“下一代SiC晶体生长技术开发”和“下一代晶圆加工技术开发”项目。
共同研究开发下一代电力电子SiC晶圆制造技术
- “下一代SiC晶体生长技术开发”项目
SiC单晶在2000℃以上的极高温度下在气相气氛中生长，但问题是生长速度慢，为每小时500μm至数毫米，且制造效率较差，与硅单晶生长相比不足1/100。此外，许多对功率半导体致命的晶体缺陷仍然存在，且尚未建立具有良好生产效率的缺陷消除技术。随着全球范围内对6英寸直径级大直径SiC晶圆的需求不断增加，我们的目标是快速建立高速生长高质量SiC单晶的技术。
- “下一代晶圆加工技术开发”项目
为了将极硬的SiC单晶加工成晶片，目前从切割单晶到抛光的许多步骤都会消耗金刚石磨粒。此外，由于加工时间是硅晶片的六倍以上，我们的目标是建立一种新的加工技术，以加快晶片加工过程并减少金刚石磨料的消耗。
此外，在这项联合研究中，大量专门从事SiC晶体生长技术到晶圆加工技术相关材料、设备和工艺的公司合作，创建了一个可以快速推进传统制造技术基础技术创新的系统（见图1）。我们也一直在招募希望参与的新公司和研究机构。
图1 本次联合研究的协同开发理念