茨城大ら,Φ50mmのMg2Si単結晶開発に成功

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

  • 【解説】AIで「シリコンサイクル」は変わるのか

    半導体市場はこれまで、需要増を受けた増産が供給過剰を招き、価格下落や設備投資の抑制につながる「シリコンサイクル」を繰り返してきた。ところが生成AIの急速な普及によって、この波の形が変わる可能性が出てきた(関連記事)。 A…

    2026.08.12
  • ニコン、新型アライメントステーションを発表 半導体露光工程を高度化

    ニコンは、半導体製造の露光プロセスにおいて高い精度と生産性を実現する新型アライメントステーション「Litho Booster 1000」を2027年1月に発売する(ニュースリリース)。同製品は、従来機種と比較して計測精度…

    2026.07.30
  • 半導体市場1兆ドル到達は4年前倒し SEAJが製造装置需要を上方修正

    日本半導体製造装置協会(SEAJ)は、2026年度から2028年度までの半導体・FPD製造装置の需要予測を発表した(ニュースリリース)。半導体製造装置の日本製装置販売高は、AIサーバー向け先端ロジックへの旺盛な投資や、広…

    2026.07.06
  • ギガフォトン,九州事務所にトレーニング用レーザー導入 半導体リソグラフィ用光源のサポート体制を強化

    ギガフォトンは、2026年6月に九州事務所内へトレーニング用レーザーを導入し、顧客サポート体制を強化すると発表した(ニュースリリース)。 近年、AI需要の拡大を背景に半導体産業の成長が続いており、今後も半導体関連投資の増…

    2026.05.29
  • 【解説】北海道発の光電融合パッケージ技術、半導体競争力強化の鍵となるか

    技術研究組合 最先端半導体技術センター(LSTC)が進める光電融合型パッケージ技術の研究開発は、日本の半導体戦略において重要な転換点を示している。ポスト5G時代におけるデータ通信量の爆発的増大と電力消費の課題に対し、電気…

    2026.05.05

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア