豊田通商と関学大が仕掛ける、次世代パワー半導体基板の欠陥を無効化する技術開発

  • 0
  • 14
写真はイメージ

豊田通商は関西学院大学と共同で、次世代パワー半導体材料の炭化ケイ素(SiC)基板の欠陥を無効化する「Dynamic AGE―ing(ダイナミック・エイジング)」技術を開発した。その実用化に向け、さまざまな企業が技術開発に参加できるオープンイノベーションを推進。自社で技術を囲い込まず、各企業が専門的な知見を生かせるプラットフォーム構築を目指す。(森下晃行)

社内ファンド

「2017年にこの技術に出会ってから、社内ファンドを設立して開発に資金を投じるなど取り組んできた」―。豊田通商の機械・エネルギー・プラントプロジェクト本部の新名弘崇氏は振り返る。

SiC基板は強度が高く電力ロスも小さいため、電気自動車(EV)や産業機器に使うパワー半導体の材料として注目される。一方で結晶の欠陥によって半導体性能が損なわれる課題が残る。

具体的には基板を製造する際、SiCの結晶を成長させて塊とするが、この時、結晶内部に「基底面転位」という原子配列の欠陥が生じる場合がある。さらに、機械加工で結晶をスライスし研削・研磨する際、切断面に歪みが生じることもある。これらの欠陥や歪みが量産を難しくする。

この課題を克服すべく開発した同技術について、関西学院大グリーンモビリティ材料開発プロジェクトの三原啓司リーダーは「熱プロセスで欠陥や歪みを無効化する」のが特徴と説明する。

1800―2000度Cの高温環境でケイ素と炭素の原子を放出・吸着させ、切断面の凹凸などを除去。また、窒素を結晶に添加することで、欠陥を無害な構造に変化させる。

富士経済の調査によれば、SiCパワー半導体の世界市場は30年に19年の4・6倍の2009億円まで成長する見通しだ。特に自動車・電装分野やエネルギー分野で需要拡大を見込んでおり、米中をはじめ、世界中で安定供給に向けた技術開発が進む。

知見生かす

SiCパワー半導体に追い風が吹く中、豊田通商と関西学院大はメーカーなど複数の企業が同技術の開発に参画できるオープンイノベーションの道を開いた。「外部から専門企業が参画し、それぞれの知見を生かして実用化を進められる」(関西学院大理工学部の金子忠昭教授)ためだ。具体的な社名は非公表だが、豊田通商のネットワークを通じ、既にいくつかの企業が参画しているという。

「一般的にメーカーとの産学連携は往々にして技術の囲い込みに終始してしまうが、商社と連携した狙いはそこにある」と関西学院大の金子教授は強調する。今後、オープンイノベーションで量産ライン導入に向けた検証を進める。

同技術の特許や知識をどの程度開示するかは豊田通商と関西学院大に加え、みなとみらい特許事務所(横浜市西区)の3者が話し合って決める。

豊田通商の機械・エネルギー・プラントプロジェクト本部の生田雅史部長は、「知識を盗まれたり技術を模倣されたりしないような仕組みを作っている」と説明する。

21年度上期中には6インチのSiC基板サンプルを提供し、将来的には8インチ基板への適用を目指しているという。

日刊工業新聞2021年5月24日

関連する記事はこちら

特集