QST基板上でのGaN剥離、異種材料基板への接合技術を開発――縦型GaNパワーデバイスの実現に寄与 OKIと信越化学工業

OKIと信越化学工業は2023年9月5日、QST基板からGaN機能層のみを剥離し、異種材料基板に接合する技術を開発したと発表した。GaNの縦型導電が可能となるため、大電流を制御できる縦型GaNパワーデバイスの実現に寄与する。

縦型GaNパワーデバイスは、電気自動車の走行距離の延長や給電時間の短縮などが可能なため、需要の拡大が期待されている。一方で、社会実装に向けては、生産性向上のためのウエハー大口径化や、大電流制御を可能にするための縦型導電の実現といった点が課題となっている。

QST基板は、米国のQromis社が開発したGaN成長専用の複合材料基板だ。今回は、ライセンスを取得している信越化学工業が独自で改良を加えたQST基板を用いた。

同基板は、GaNと同レベルの熱膨張係数を有しており、反りやクラックの抑制が可能。8インチ以上のウエハー上でも、高耐圧な厚膜GaNを結晶成長させられる。

また、GaN機能層の剥離および異種材料基板への接合には、OKIが開発したCFB（Crystal Film Bonding）技術を用いた。

同技術により、高いデバイス特性を保った状態で、QST基板からGaN機能層のみを剥離することが可能となっている。

さらに、同技術により、GaN結晶成長に要する絶縁性バッファー層を除去。オーミックコンタクト（オームの法則に従った線型の電流-電圧曲線を有する電気的接合）が可能な金属電極を通じて、さまざまな基板に接合できる。放熱性の高い導電性基板に接合することで、縦型導電と高放熱の両立が可能となる。

信越化学工業は今後、GaNデバイスを製造する顧客に向けてQST基板やエピタキシャル基板を提供。OKIは、パートナーリングやライセンスによりCFB技術を提供する。また、CFB技術により単一材料の枠を超えた付加価値を半導体デバイスに提供する。