銅の5倍のX(qi│n)伝導性をeつ合成ダイヤ薄膜で、日本x場狙うElement Six社
英国の工業ダイヤモンド材料メーカーであるElement Six Technologies社が日本での動を本格化させている。これまで工業のダイヤモンド砥やパウダーなど駘的にwいという長を擇し機械的な作業の分野にRしていたが、エレクトロニクスにもを入れ始めた。X(qi│n)伝導の良さにR`している。
同社は、南アフリカに本社をくダイヤモンドの採Eから加工・卸販売まですべてを}Xける世c的ダイヤモンド企業De Beers(デビアス)社グループのk^で、工業合成ダイヤのメーカー。合成ダイヤは5万5000気圧の圧と、1500℃以屬旅睹a(b┳)で]することにRしてきた。同社には高a(b┳)高圧炉はH数、工場に設されている。
最Zは、ダイヤモンド薄膜のプラズマCVDにもをRいでいる。パワー半導やレーザーなどX(qi│n)を発するデバイスに向けたx場へ薄膜合成ダイヤの]を進めている。ダイヤモンドO身は絶縁にも半導にもなる。プラズマCVDを使った合成ダイヤ薄膜半導の研|は、国内でもいくつかの研|所で行われている。しかし、商化にはまだ至っていない。
Element Sixが薄膜の合成ダイヤを?y┐n)]する狙いは、X(qi│n)伝導率の高さにある。銅と比べでX(qi│n)伝導率は2000W/mK以屬汎爾5倍以屬發△襦2辰┐董▲ぅ鵐肇螢鵐轡奪では電気的に絶縁である。このため半導レーザーや送信機のパワーアンプなどのヒートスプレッダーへのに向く。研|フェーズでは、エネルギーバンドギャップがSiCの3.1eV、GaNの3.5eVよりもずっとj(lu┛)きい5.5eVもあることをW(w┌ng)してパワー半導の研|が行われている。
薄膜の基は2|類。をeつダイヤモンド合成のプラズマCVDを使って、小さなダイヤモンド基屬任話苑T晶ダイヤモンドをエピタキシャル成長させ、ダイヤ以外の基ではHT晶のダイヤを成長させる(図1)。基本的には、CH4メタンガスを水素で恩機κ解するとダイヤモンドが形成され、グラファイトが形成される割合は極めて少ない、と来日した同社半導靆腑轡縫▲妊レクタのBruce Bolliger(hu━)はO信を(j┤)す(図2)。カギは、成長条Pは言うまでもないが、純度の高い水素ガスを使うことだという。
図1 HT晶と単T晶のダイヤモンドを?y┐n)] 出Z:Element Six Technologies
HT晶の合成ダイヤを成長させる場合には、メタルのW(タングステン)基を使うという。これまでの所、5インチウェーハでの合成を主としているが、j(lu┛)口径化では最j(lu┛)直径138mmの基までTしている。
今後、合成ダイヤを半導デバイスとして使う応はかなり先になるが、そのiにヒートスプレッダーの応をさまざまな半導デバイスに適していく。ワイヤレス通信インフラに要な送信機のパワーアンプIC、光通信モジュールの高出レーザー、さらには(j┤ng)来のj(lu┛)容量通信の高出レーザーアレイなどのヒートスプレッダーに半導デバイスをじかに載せることができ、電気的に絶縁する材料を挟む要がない。
さらに、マイクロプロセッサ屬励X(qi│n)設に要なホットスポットの性h価や、フリップチップのI/Oダイボンディングにも使えるとする。GaN on diamondとしての基に使えば、放X(qi│n)が優れているため高周S出を屬欧襪海箸できる。通信インフラだけではなく、国防の高出レーダーにも使える。すでに3インチ基のGaN on diamondは入}可Δ如∈84〜6インチも`指すとしている。
バンドギャップが広く、X(qi│n)性も優れていることから、EUVリソグラフィの光源レンズとしても使えると見る。LPP(Laser Produced Plasma)光源のウィンドウとしての応である。ウィンドウの劣化による交換のための運転休V時間を(f┫)らすことができるという。さらに長期的な(5Q以)先には石(t┤ng)やWガス探hのセンサ応も狙っている。
同社は薄膜合成ダイヤの]を積極的に進めており、英国のオクスフォード郊外にグローバルイノベーションセンターを7月に開設した。(sh━)国カリフォルニアΕ汽鵐織ララにも10Qiにオフィスを設立しており、Bolliger(hu━)はサンタクララをベースにする。