茨城大ら,Φ50mmのMg2Si単結晶開発に成功

著者: 梅村 舞香

茨城大学と名古屋大学は,直径50mmサイズのマグネシウムシリサイド(Mg2Si)半導体単結晶の育成に成功した(ニュースリリース)。

禁制帯幅(バンドギャップ)が約0.6eVのMg2Si結晶は,波長2μm下での受光感度を示すことから短波赤外域の受光センサやイメージセンサへの応用が期待されている。

特に,Mg2Siが工業生産に適した融液成長法という方法で結晶成長が可能なこと,資源が豊富なシリコンとマグネシウムを原料とすること,熱拡散など汎用の製造プロセスで受光センサに必要なpn接合構造を製造できることなどから,低コストで短波赤外受光センサやイメージセンサを実現できる半導体材料として注目される。  

Mg2Siの受光センサやイメージセンサの実用化に向けた開発を進めるには,直径50mm(2インチ)以上の単結晶基板ウエハーが一般的に必要になる。しかし,Mg2Siでは小傾角粒界などの結晶欠楩が発生しやすいため,単結晶での大口径化が困難で,実用開発に必要な基板ウエハーの供給の目処がたっていなかった。 このため,Mg2Si単結晶を直径50mm以上に大口径化する成長技術の開発が必要だった。

今回,研究グループは,データ駆動科学に基づくアプローチによってMg2Si結晶の大口径化に取り組んだ。具体的には,成長実験炉と同じ構造の成長系を計算機上に構築し,成長シミュレーションよって各種パラメータの結晶への影響を評価解析した。

この結果を実際の成長実験で得られたMg2Si結晶の評価データと付き合わせて成長条件を適正化した結果,直径50mmサイズの高品質Mg2Si単結晶を得ることに成功した。

大口径化による多結晶化や割れの発生の問題があったため,研究グル ープではこれら課題の解決までに当初1年間の研究期間を見込んでいた。

しかし,データ駆動科学に基づくアプローチによって約3ヶ月の限られた成長実験回数で,目標とする直径50mmサイズの,小傾角粒界を含まないMg2Siバルク単結晶およびMg2Si単結晶ウエハーを得ることができた。  

現在,茨城大学の研究グループは,JX金属とMg2Si単結晶について共同で研究開発を進めており,この成果によって直径50mmサイズのMg2Si基板ウエハーの実用化に向けた開発が加速されることが期待されるとしている。 

キーワード:

関連記事

  • エピフォトニクス、固相エピタキシャル成長法による単結晶PLZT薄膜ウエハーを発売

    エピフォトニクスと同100%子会社 EpiPhotonics USA,Inc.は、独自の固相エピタキシャル成長法による単結晶PLZT薄膜ウエハーの販売を開始した(ニュースリリース)。 このPLZT薄膜は、現在光変調器等の…

    2026.02.03
  • CPO市場、エヌビディアの採用で急拡大を予測

    富士キメラ総研は、光通信関連の機器・デバイスの世界市場を調査し、その結果を「2026 光通信関連市場総調査」にまとめた(ニュースリリース)。近年、光通信市場を取り巻く環境はデータセンターやAI向けの設備投資に伴い需要が増…

    2026.01.22
  • 2026年以降の半導体成長を支える技術基盤とは

    生成AIの急速な普及や、様々なモノの電動化の進展を背景に、半導体市場は2026年以降も中長期的な成長軌道を描くと見込まれている。先端ロジック半導体では、AI処理能力のさらなる高度化に向けて微細化競争が続く一方、電力インフ…

    2026.01.05
  • 半導体製造装置市場、2027年に過去最高の1,560億ドル到達

    米SEMIは12月15日(米国時間)、SEMICON Japan 2025において、世界半導体製造装置の2025年末市場予測を発表し、2025年の装置メーカーによる半導体製造装置世界の売上高は、前年比13.7%増の1,3…

    2025.12.24
  • オキサイド、半導体後工程向け高パルスエネルギー深紫外レーザーを開発

    オキサイドは、半導体ウエハー欠陥検査用(前工程)に特化した深紫外(DUV)ピコ秒レーザー「QCW Kalama」シリーズに、半導体後工程に向けた高パルスエネルギーモデルを新たなラインナップとして加え、2025 年12月1…

    2025.12.23
  • SCREEN、先端半導体パッケージに対応する直接描画露光装置を開発

    SCREENセミコンダクターソリューションズは、先端半導体パッケージに対応する直接描画露光装置の最新モデル「DW-3100」を開発し、2025年12月に販売を開始すると発表した(ニュースリリース)。 近年、AI半導体の急…

    2025.12.10
  • ギガフォトン、先端半導体パッケージ用加工向けエキシマレーザーを日本企業に設置

    ギガフォトンは、半導体パッケージ加工向けエキシマレーザーを日本国内で最先端半導体の研究開発を行なう企業に納入し、11月に装置の設置を完了したと発表した(ニュースリリース)。今回の設置では、同社の最新光源となる『G300K…

    2025.12.08
  • 半導体製造装置販売額は前年同期比11%増 依然としてAIが牽引

    米SEMIは12月2日(米国時間)、半導体製造装置の2025年第3四半期における世界総販売額が、前年同期比11%増、前期比では2%増の336億6,000万ドルであったと発表した(ニュースリリース)。 販売額の増加は、AI…

    2025.12.04

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア