【納米新技術】功率半導體篇：導熱率超過銅的材料及大口徑SiC基板等亮相

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“nano tech 2013”展會還大量展示了作為產品節能王牌而受到關注的功率半導體元件（以下稱功率元件）用新部材。比如具備高導熱率的散熱材料、制造採用SiC和GaN的功率元件不可或缺的基板材料（圖9）。

圖9：展示功率元件用部材 TASC展示了導熱率高達450∼850W/mK的散熱基板（a）。電裝等展示了口徑達到6英寸的SiC基板（b）。大阪大學等介紹了聚集以“鈉溶劑法”制作的小型GaN結晶形成基板的制造技術（c）。

散熱材料方面，技術研究聯盟單層CNT融合新材料研究開發機構（TASC）展出了導熱率為450∼850W/mK的新材料。據稱，該材料的導熱率最大約為鋁的4倍、銅的2倍。在會場上，TASC展示了採用該材料的散熱板試制品。例如，用於燃料電池系統用IGBT和電動摩托車用DC-DC轉換器的散熱板。

此次展示的散熱材料合成了碳納米管（CNT）和鋁。TASC沒有公開詳細的制作方法，隻表示在將鋁加熱到熔點以下的狀態下，使CNT進行了固相擴散。據稱現階段可制作直徑350mm的復合材料。

TASC利用“超速成長法”和“eDIPS法”形成了CNT。利用超速成長法可獲得具有高配向性的單層長CNT，適合大量生產。而eDIPS法適合制作結晶性、品質及純度高的CNT。

高品質6英寸SiC基板

SiC基板方面，電裝、豐田中央研究所和昭和電工展出了技術研究聯盟——新一代功率電子研究開發機構（FUPET）正在開發的6英寸（150mm）口徑試制品。該基板的最大特點是位錯密度僅為每平方厘米數千個。利用以“RAF生長法”制作的母材、即籽晶為削減位錯密度做出了巨大貢獻。三家公司計劃2014年度底之前投產6英寸基板。

GaN基板方面展出了號稱“無位錯”的試制品。那就是大阪大學與Innovation Center和理光利用“鈉溶劑法”制作的2英寸（50mm）口徑GaN基板。鈉溶劑法在鎵和鈉的混合溶液中噴入氮氣使氮溶解來制作GaN結晶。該方法是液相法的一種，因此可大幅抑制位錯等結晶缺陷。但難以制作大口徑基板。因此，此次開發出了大量結合用鈉溶劑法制作的小型GaN結晶的方法。比此前提案的任何一種方法都更容易制作2英寸的無位錯GaN基板。（日經技術在線！ 供稿）