2013.03.22

【Webマガジン Vol.3 – Mar., 2013】人工ダイヤモンドの可能性

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コーンテクノロジー
この記事の監修者
コーンズテクノロジー編集部
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欠陥があっても大きなもの、小さくても欠陥性の良いもの、どちらを目指すべきか

– 我々の開発テーマとも非常に絡む話で、欠陥があってもいいから大きなものが出来れば良いのか、凄い小さいエリアでなるべく制御して、しかも欠陥性が良いのを作って広げていくってことをしないとダメなのか、それはどうなんですか?欠陥性が良いもので2インチ、3インチを作ろうとすると物凄くハードルが高いような気がするんですけれど。

【 小出 】  私自身は、新たな原理のデバイスを作りたいと思っています。まずは小さな基板を使って、ダイヤの特徴や機能を引き出せる新原理デバイスを試作して実証することです。従来のデキストブックとは違うことになります。その為の可能性を追求したいので、そういう意味では小さな基板からの出発で構わないと考えています。ところが工業的にはまったく違う先ほど述べた視点が重要となります。電子デバイスメーカーは、2インチのプロセスラインは、今はほとんど捨ててしまっているので、現状では整備しているのは3インチか4インチラインと思います。推定では3インチウェハーが手に入れば動作チェックをするために、参入してくるはずと思います。

電子メーカーが使うプロセスラインに流せるような少なくともインチ級ウェハーを供給してあげるようにして、デバイスの動作チェックしてもらうという体制を早く構築出来ないかという点が私の思いです。欠陥があっても良いというふうに判断するのか、やっぱりSiCのように欠陥がない方向に研究を進めるように研究開発ベクトルを向けるべきか、私はまだ答えがないと思っています。

【 藤森 】   だけど、GaNのときも最初はヘテロエピ成長しかやりようがなかったから、基板にSiCとか使ってスタートしていったわけですよね。それと同じで今、小出さんが言われたようにある程度許容してでもスタートしないとせっかくの良い適性が上手く使えない、日の目を見ないで終わってしまうのではないかって危険性すらあります。

当社が出しているようなもので、モザイクでどこまでいけるか、本当に使ってもらえる物までいけるかということですよね。今の小出さんが言われた論理でいけば、うちのモザイクで十分だという話になるわけなんです。その中にどの程度欠陥があるかと考えると、相当な量の欠陥がまだ残っていますのでそれをどこから退治できるか。

【 小出 】   でも理想は4インチと思います。単結晶、無欠陥、原子状レベルでフラットが理想ですが、配向性基板であっても半導体ウェハーが出来ればそれは良いと考えています。それに行くまでは、藤森さんの開発しているモザイク基板の可能性もあるとみています。

– 要するに3インチ、4インチなければならないと小出さんがおっしゃっているのは、装置がない、プロセス装置が無いという話ですよね。

【 小出 】   それは現実に大きい。会社の研究部隊がチェックできる。

【 藤森 】   何年か前の話で言うと10ミリ角の単結晶を2インチの中に埋め込んだような基板を作ってもやれるかという議論はやったんですよ。それは使えますよと言っているんだけれども現実にその1センチ角しかできない段階では、ま、デバイスの開発はやらないですよね。だから、多少もっと大きいものが出来て、それを見せられればスタート出来るかなって思ってるわけです。2インチが研究開発のラインとすれば、2インチが始まりなんで一応2インチが出来るとダイヤモンドのデバイス元年になる。

 

  「2インチが研究開発のラインとすれば、2インチが始まりなんで
一応2インチが出来るとダイヤモンドのデバイス元年になる」

 

ダイヤモンドのデバイス元年は近い?

– それが何年頃に来るんですか?

【 藤森 】   3年後にしたいというのが今の僕の考えですね。3年後にやり始めてもその時点で2インチのウェハーに均一のエピを成長させる装置がないかもしれないっていう心配はあるわけで、それをどうするか?

【 小出 】   ダイヤモンドの場合はやっぱり2インチですね。

– 小出さんはそういうところに行くまで、後何年ぐらいと。

【 小出 】   私はそういう見通しは苦手ですけれども、うかつなことは言えないと思います。確かに近い気がします。

【 藤森 】   いつも言うんですけれど、SiCの場合が91年に1インチが出て、2インチが出たのが95年で、3インチが出たのが98年、4インチが大体2000年か2001年に出ていたんだと思う。ま、6インチまで来るのに大体15年で来たんですけれども。ダイヤモンドは今やっと1インチのところまで来たところですから、2015年で2インチが上手く出来て、このSiCに近い進度で進めばですね。ま、3インチ、4インチっていうのが2020年でやれれば、ある程度の人達が動いては来ると思いますよね。 (現物を提示して)これをあと1.8倍くらいの大きさにすれば良いのだけれども。今、これはプロダクションですから、サンプルではないですから、いつでもプロダクションとして出せます。まだ欠陥の量がかなり多いのでどこまでやるかっていうところは、あるんですけれどもね。

– 逆にもし出来たとしたらどんなに凄いことになるのかって話はどうなのでしょうか?ダイヤモンドで、そういうデバイスが出来ると今のシリコンカーバイドよりも更に小さくなるし、更に電圧も掛けられるし、温度にも耐えられるしという話ですか?

【 藤森 】   今のところ物性で予測した数値というのは、正しい訳ですよ。間違いなくそうなるだろうということなんですけれども。例えば、今のハイブリッド車は2基ラジエーターを持っていて、1基はシリコンのデバイスを65℃っていう温度に制御をしている。だから、重いわけです。で、SiCになると多分その「冷却系が要るか要らないかの境目になる」んじゃないかという話を僕は聞いているんです。本当かどうかは知りません。で、ダイヤモンドになったら「冷却系は絶対いらない」ということになるので、燃費的に考えると非常に良いわけです。それは、これからの燃料電池だろうが、普通のEVだろうが全部に使う技術ですから、そういう意味では非常に波及効果が大きくなる技術なわけです。だけどダイヤモンドのデバイスの効率が良いかということすら、まだ良く分かっていない。で、SiCですら、そのパワーデバイスの効率が本当に良いかどうかというのは、未だきちっとなっていないわけですね。これからの段階ですから、そういうものが本当に実用化する為には、まだ20年とか30年要するだろうとは思うんですが、それでもそれをちゃんと確かめにいくことは、次のフューチャーマテリアルとしては大事なことで、科学技術としては、これからやっていかなくてはいけないことだと思いますね。